【CN110038634A】一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂及其合成方

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910373344.X

(22)申请日 2019.05.07

(71)申请人 大连理工大学

地址 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工

路2号

(72)发明人 王治宇　邱介山　孙富　

(74)专利代理机构 大连理工大学专利中心

21200

代理人 李晓亮　潘迅

(51)Int.Cl.

B01J 31/22(2006.01)

B01J 35/00(2006.01)

B01J 35/02(2006.01)

(54)发明名称

一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合

结构的析氧反应催化剂及其合成方法

(57)摘要

一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合

结构的析氧反应催化剂及其合成方法，属于纳米

材料、能源与催化领域。该催化剂由表面均匀负

载MOFs纳米颗粒的MXene二维纳米薄片组成，具

有二维结构。制备方法：将MXene、金属盐、有机配

体和缚酸剂溶解混合均匀后，离心、洗涤、真空干

燥，获得结构、成分可精细调控的二维纳米结构

的电催化剂。本发明获得的电催化剂可有效克服

MOFs导电性差、稳定性差而导致析氧反应催化性

能无法发挥的基础性难题；所得催化剂在碱性电

解液中对析氧反应表现出优异的催化活性与稳

定性，为燃料电池、金属空气电池、电解水等新能

源技术的广泛应用奠定基础。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 110038634 A 2019.07.23

C N 110038634

A

权　利　要　求　书1/1页CN 110038634 A

1.一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂，其特征在于，该催化剂由表面均匀负载MOFs纳米颗粒的MXene二维纳米薄片组成，具有二维结构，尺寸在100-500nm之间；MXene上负载的MOFs纳米颗粒含量在75wt.％以上，尺寸在10-100nm之间，MOFs中的金属元素包括镍、铁、钴、锰中的至少一种或两种以上；所得催化剂在碱性条件下对析氧反应具有优异的催化活性与稳定性。

2.权利要求1所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将MXene于常温常压条件下分散在水中制备分散液；

2)将金属盐和有机配体于常温常压条件下溶解于N,N-二甲基甲酰胺DMF和乙醇的混合溶剂中形成均一溶液；所述的金属盐和有机配体摩尔比为1:1，有机配体的浓度为0.0375-0.04mol/L；所述的有机配体为对苯二甲酸和2-氨基对苯二甲酸的至少一种；所述的金属盐为镍、铁、钴、锰的氯化盐、硝酸盐、醋酸盐中的至少一种或两种以上；

3)于常温常压条件下将步骤1)制备的MXene分散液与步骤2)制备的金属盐/有机配体均一溶液均匀混合；

4)于常温常压条件下向步骤3)制备得到的混合溶液中加入缚酸剂三乙胺后，搅拌反应2-4h，反应结束后使用乙醇离心洗涤，真空干燥得到产物。

3.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法，其特征在于，步骤1)所述的MXene分散液浓度为5-15mg mL-1。

4.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法，其特征在于，步骤2)所述的混合溶剂中，DMF与乙醇的体积比为5:1-15: 1。

5.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法，其特征在于，步骤2)中，当使用两种金属盐时，两种不同阳离子金属盐的摩尔比为5:1-1:5；当使用三种金属盐时，三种不同阳离子金属盐的摩尔比为1:1:1。

6.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法，其特征在于，步骤4)所述的三乙胺与混合溶液体积比为：1:20-68。

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