【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
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究摘要：随着科技的不断发展，纳米材料的研究已成为当今科学界关注的焦点。
本篇论文致力于探索一种新型的贵金属/MXene纳米复合材料，通过对材料的合成、表征以及性能的深入研究，揭示了其在诸多领域潜在的应用价值。
一、引言贵金属因其独特的物理和化学性质，在众多领域中都有着广泛的应用。
而MXene作为一种新兴的二维材料，因其优异的电学、热学和力学性能，也受到了科研人员的广泛关注。
将贵金属与MXene结合，形成纳米复合材料，有望进一步提升材料的综合性能。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制1. 材料选择与制备方法本部分详细描述了贵金属/MXene纳米复合材料的制备过程。
包括原料的选择、制备工艺的确定以及实验条件的控制等。
通过化学气相沉积法、溶胶凝胶法等手段，成功制备出具有优异性能的贵金属/MXene纳米复合材料。
2. 材料表征通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段，对制备出的贵金属/MXene纳米复合材料进行表征。
从微观结构上分析材料的组成、形貌以及尺寸分布等。
三、性能研究1. 电学性能贵金属/MXene纳米复合材料具有优异的电导率和电化学性能。
通过电导率测试、循环伏安法等手段，研究材料的电学性能，并探讨其在实际应用中的潜力。
2. 磁学性能对贵金属/MXene纳米复合材料的磁学性能进行研究。
通过磁化曲线、磁滞回线等手段，分析材料的磁学特性，为进一步应用提供理论依据。
3. 催化性能研究贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域的应用。
通过催化实验，探讨材料在化学反应中的催化活性、选择性以及稳定性等。
四、应用领域探讨结合贵金属/MXene纳米复合材料的优异性能，探讨其在能源、环保、生物医学等领域的应用潜力。
如作为锂离子电池的电极材料、催化剂、生物传感器等。
五、结论本论文成功研制出贵金属/MXene纳米复合材料，并通过一系列实验手段对其性能进行了深入研究。
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究摘要：随着科技的飞速发展，纳米材料在诸多领域展现出了独特的应用前景。
本论文重点探讨了贵金属/MXene纳米复合材料的研制方法及性能研究。
该复合材料凭借其卓越的物理、化学性能，有望在催化、储能等领域发挥重要作用。
本文通过详细的实验设计与数据分析，详细记录了纳米复合材料的制备过程及性能评估。
一、引言随着纳米科技的进步，贵金属及二维材料如MXene的独特性质使其在能源转换、储存以及催化等应用领域具有广阔前景。
将贵金属与MXene结合形成纳米复合材料，可进一步提高材料性能并扩展其应用范围。
因此，研究并制备出贵金属/MXene纳米复合材料具有重要价值。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制（一）材料选择与制备方法本部分详细介绍了贵金属（如金、银等）和MXene（如钛基、钒基MXene）的选择依据及其优势。
制备方法则采用液相还原法或化学气相沉积法，并结合超声波辅助法实现纳米级混合。
（二）制备过程与表征详细描述了从原材料准备到最终获得纳米复合材料的整个过程，包括原材料的预处理、反应条件的优化等关键步骤。
此外，利用X射线衍射、透射电子显微镜等技术对材料进行了结构和形貌分析。
三、性能研究（一）催化性能研究本部分主要研究了贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域的应用，如对某些有机物、水系和气相反应的催化性能进行了实验和理论分析。
通过对比实验，验证了该复合材料在催化领域的优越性。
（二）储能性能研究研究了该复合材料在储能领域的应用，如锂离子电池的电极材料等。
通过电化学测试，分析了其充放电性能、循环稳定性等关键指标，并与其他材料进行了对比分析。
四、结果与讨论（一）结果概述详细记录了实验结果，包括材料的结构、形貌、尺寸以及在催化、储能等领域的性能数据。
通过图表等形式直观地展示了实验结果。
（二）结果讨论结合实验数据和文献资料，对贵金属/MXene纳米复合材料的性能进行了深入的分析和讨论，探讨了其在不同应用领域中的潜在优势和不足，为后续的研究提供了思路和方向。
MXene基复合材料的制备及其电化学性能研究
MXene基复合材料的制备及其电化学性能研究MXene是一种新兴的二维材料，具有优异的电化学性能，因此被广泛应用于能源存储和电催化等领域。
本文将探讨MXene基复合材料的制备方法及其电化学性能的研究进展。
MXene是一类由过渡金属碳化物或氮化物组成的二维材料，其结构特点是多层片状结构，并且可以通过机械剥离法或化学剥离法获得。
目前，研究人员已经成功制备了多种MXene材料，例如二维Ti3C2、Ti3CN、Mo2TiC2等。
制备MXene基复合材料的方法有很多种，其中一种常见的方法是将MXene与其他纳米材料进行混合。
例如，研究人员将MXene与碳纳米管混合，在高性能锂离子电池中得到了优异的电化学性能。
另外，也有研究报道将MXene与金属氧化物纳米颗粒相结合，在电化学催化反应中表现出良好的催化活性。
制备MXene基复合材料的方法通常包括两个步骤：先制备MXene材料，然后将其与其他纳米材料混合。
MXene的制备方法主要有机械剥离法和化学剥离法。
机械剥离法通常采用粉末冶金或剥离机械的方法来剥离MXene，但其剥离效率较低。
化学剥离法则通过在MXene前体材料中引入化学剥离剂，使其在特定条件下脱离其他元素，从而得到MXene材料。
目前，化学剥离法的方法较多，如氟酸剥离法、酸性碳酸盐剥离法等。
在MXene基复合材料中，MXene作为导电材料的优势得到了充分发挥。
由于MXene具有良好的导电性能和可调控的表面性质，使得MXene基复合材料在电化学催化反应和能源存储等方面具有广泛应用前景。
研究人员通过将MXene与其他纳米材料结合，能够改善材料的电化学性能。
例如，在锂离子电池领域，MXene基复合材料能够提高电极材料的电导率、离子扩散速率和容量保持率。
在电化学催化领域，MXene基复合材料展现出优异的催化性能，如在氢气进化反应中表现出较高的催化活性。
除了MXene作为导电材料的优势外，MXene基复合材料还具有其他一些特殊的性能。
MXene基复合材料的合成及其电化学性能研究
MXene基复合材料的合成及其电化学性能研究随着科学技术的进步，人们对功能材料的需求不断增加。
在电化学领域，材料的电化学性能是评估其功效的重要指标之一。
因此，研究人员对 MXene 基复合材料的合成及其电化学性能进行了广泛的研究。
MXene 基复合材料是由 MXene 材料作为基础，与其他功能材料进行复合制备而成。
MXene 是一类具有二维结构的材料，由过渡金属的碳化物或氮化物层片组成。
这种材料具有很高的电导率、机械强度和热稳定性。
然而，MXene 单独使用时的应用受到其特殊的表面官能化基团和层间空隙的限制。
因此，研究人员通过与其他材料进行复合，进一步提高其性能和应用范围。
为了合成 MXene 基复合材料，研究人员采用了多种方法。
一种常用的方法是将特定的功能材料与 MXene 材料进行物理或化学吸附。
例如，纳米颗粒、金属氧化物、聚合物等可以与MXene 进行疏水或静电相互作用，从而实现复合制备。
另一种方法是将功能材料与 MXene 进行共沉淀或共溶剂沉淀，通过物理或化学反应将两种材料相互结合。
这样的复合制备方法可以实现两种材料的更均匀分布，从而提高复合材料的性能。
在合成了 MXene 基复合材料后，研究人员对其电化学性能进行了深入的研究。
电化学性能主要包括电容性能、电催化性能和电导率等指标。
研究人员通过测试复合材料的电化学行为来评估其性能。
例如，他们使用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法等方法来测试电化学容量、电荷传输速率和电化学稳定性等参数。
研究结果显示，MXene 基复合材料具有较高的电化学性能，能够在超级电容器、电子器件和催化剂等领域发挥重要作用。
此外，研究人员还对 MXene 基复合材料的性能进行了优化和调控。
他们通过调整复合材料的成分比例、结构形貌和制备条件等因素，改变了复合材料的性能。
例如，研究人员通过调节 MXene 和功能材料的质量比例，控制了复合材料的电荷传输速率和稳定性。
此外，他们还通过控制复合材料的层间空隙结构，改变了其电化学容量和电导率等性能。
一种金属-有机骨架配位聚合物复合材料及其制法与应用[发明专利]
![一种金属-有机骨架配位聚合物复合材料及其制法与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b6753cf3227916888586d792.png)
专利名称：一种金属-有机骨架配位聚合物复合材料及其制法与应用
专利类型：发明专利
发明人：刘春森,杜淼,方少明,陈敏,户敏,周立明,李敏,王雷,王熙,王卓伟,田稼越
申请号：CN201610248639.0
申请日：20160420
公开号：CN105885057A
公开日：
20160824
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种金属‑有机骨架材料、其制备方法与应用。
所述金属‑有机骨架材料的化学式为{[ZnO(BDC‑NH)(TATAB)](DMF)(HO)}，所述配位聚合物结晶于六方晶系(hexagonal)，空间群为P6，晶胞参数为利用本发明提供的金属‑有机骨架材料中的–NH作为活性基团，与具有活性基团–NCO的异佛尔酮‑二异氰酸酯反应，在合成聚氨酯丙烯酸酯大分子单体的基础上原位(InSitu)聚合，可制得金属‑有机骨架/聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其对Fe的荧光检测性能较高，可作为荧光探针的进一步应用。
申请人：郑州轻工业学院
地址：450000 河南省郑州市金水区东风路5号
国籍：CN
代理机构：南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：王锋
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一种基于MXene复合材料及其制备方法和应用
专利名称：一种基于MXene复合材料及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：万鹏博,李娜,王璐萌
申请号：CN202010704066.4
申请日：20200721
公开号：CN113968992A
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于MXene复合材料及其致动器，本发明将新兴二维材料MXene复合材料与传统导电聚合物结合，展示出优异的光热转化性能及吸湿性能，从而实现了光热和湿度的多重响应性。
本发明利用简单的合成方法制备了具有光热和湿度响应的双层致动器，可以实现光照弯曲，并模拟植物开花的动态过程实现湿度响应。
本实验方法避免了复杂的合成步骤即可达到较好的实验效果，为软机器人在实现多因素响应提供了方法。
申请人：北京化工大学
地址：100029 北京市朝阳区北三环东路15号
国籍：CN
代理机构：北京知舟专利事务所(普通合伙)
代理人：赵丽丽
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基于金属—有机骨架纳米复合材料的设计、合成与催化性能研究共3篇
基于金属—有机骨架纳米复合材料的设计、合成与催化性能研究共3篇基于金属—有机骨架纳米复合材料的设计、合成与催化性能研究1近年来，金属-有机骨架（MOF）作为一种新兴的材料，在多个领域得到了广泛的研究。
随着纳米技术的发展，MOF纳米复合材料的制备逐渐走向广泛应用，并取得了一些有意义的成果。
本文将综述近年来基于金属-有机骨架的纳米复合材料的设计、合成与催化性能的研究进展。
第一部分，介绍了金属-有机骨架的定义、特性与结构类型。
MOF是一种由金属离子和有机配体化合而成的网状结构，具有良好的结晶性和可调控性，这为其它性质的调节和材料的功能化提供了广泛的可能性。
目前已经发现的MOF材料中，常见的结构类型有三种：纯有机骨架（covalent organic framework，COF）、无机-有机骨架（hierarchical porous coordination polymers，HPCP），以及以中心金属离子为节点的金属有机骨架（metal organic framework，MOF）。
其它类MOF材料主要是基于上述结构基础之上的改进或变异。
第二部分，介绍了基于金属-有机骨架的纳米复合材料的制备方法和特性。
目前的MOF纳米复合材料的制备方法主要分为两种：一种是在MOF晶体表面生长或将MOF分散到纳米颗粒表面；另一种是将已经合成好的纳米材料与溶解在无机盐溶液中的金属离子和有机配体配合反应完成MOF表面成核和自组装。
纳米复合材料优异的催化性能主要体现在以下三个方面：一是比表面积大，随之而来的增大的活性位点密度提高了催化反应的效率；二是NPs在MOF孔道内有着良好的稳定性，使得二者有着良好的协同作用，同时也能够防止NPs的堆积聚集而失去催化活性；三是MOF纳米复合材料还能够通过调节其呈现出不同的表面性质，如酸性、碱性、掺杂的价态等等，从而大大提高其催化反应的效率和选择性。
第三部分，介绍了一些金属-有机骨架纳米复合材料在催化领域的应用研究。
一种MXene聚合物复合材料及其制备方法和应用[发明专利]
专利名称：一种MXene/聚合物复合材料及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：李长平,蔡阳,李琢,文翔宇,郑建成
申请号：CN202010419074.4
申请日：20200518
公开号：CN111518353B
公开日：
20220322
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种MXene/聚合物复合材料及其制备方法和应用，属于纳米功能材料制备领域。
一种MXene/聚合物复合材料，所述MXene/聚合物复合材料由MXene纳米片和聚(4‑乙烯基吡啶)盐构成，且所述MXene纳米片之间通过聚(4‑乙烯基吡啶)盐连接构成三维网络结构。
所述MXene/聚合物复合材料由MXene纳米片利用其表面所带负电荷与聚(4‑乙烯基吡啶)盐所带正电荷进行静电组装所得。
利用本发明提供的吸附剂进行Cr2O72‑的吸附，其去除率最高可达97％，且操作简单、环境友好。
申请人：东莞理工学院
地址：510000 广东省东莞市松山湖大学路1号东莞理工学院
国籍：CN
代理机构：大连东方专利代理有限责任公司
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一种MXene衍生物金属纳米复合材料的制备方法及其应用[发明专利]
专利名称：一种MXene衍生物/金属纳米复合材料的制备方法及其应用
专利类型：发明专利
发明人：李子炯,尚翠,张腊梅,谢罗刚,郭东方,代海洋,朱祥
申请号：CN202011607918.4
申请日：20201230
公开号：CN112768259B
公开日：
20220614
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种MXene衍生物/金属纳米复合材料的制备方法及其应用，将MXeneTi3C2、H2O2分散在KOH溶液中，经磁力搅拌后转移至高压釜中140℃水热反应12h。
经去离子水洗涤真空干燥后获得MXene衍生物（AMX）。
将AMX粉末，金属盐M和聚乙烯吡咯烷酮k‑30混合分散于乙二醇中，经磁力搅拌后转移至高压釜中于160℃水热持续3h。
产物用去离子水清洗真空干燥后得到MXene衍生物/金属纳米复合材料。
本发明通过水热法一步合成了MXene衍生物/金属复合材料用于超级电容器的电极材料，具有良好的电化学储能特性，且制备方法具有工艺简单、成本低廉、环境友好、可重复性强、可大量制备等优点。
申请人：郑州轻工业大学
地址：450000 河南省郑州市高新技术产业开发区科学大道136号
国籍：CN
代理机构：郑州优盾知识产权代理有限公司
代理人：张真真
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(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。
2。