【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二维金属硼化物制备，更具体的涉及一种mbene材料及电化学刻蚀制备方法和应用。
技术介绍
1、以新型绿色能源替代传统化石能源，发展低碳或零碳技术，对于解决能源和环境问题具有重要意义。二维(2d)材料由于其高导电性、高比表面积、亲水性和可调节的表面特性，在电催化领域显示出巨大的潜力。mbene相作为一种新兴的二维材料受到了广泛关注，它是由三元层状过渡金属硼化物(mab相，m为过渡金属元素，a为a族元素，b为硼元素)通过化学刻蚀的方法将a族去除得到的二维衍生物。
2、近期大量理论工作研究表明，以mab相作为前驱体制备的mbene具有潜在的电催化活性。然而，mab相很难剥离形成mbene，大多数mbene相关研究停留于理论阶段。尤其是传统正交mab相，由于m-a和a-b键的键强强于max相，难以在保证原结构前提下抽离a族，因此导致适用于max相剥离的方法无法用于mab相的剥离制备mbene。2020年，rosen等人发表的论文jam chem soc,2020,142(43):18583-18591，预测出了15种具有面内化学有序的稳定新相i-mab，即一种四元六方mab相，其中mo4/3y2/3alb2和mo4/3sc2/3alb2两种mab相被成功合成。2021年，该课题组发表的论文，science,2021,373(6556):801-805，借鉴max相剥离的hf腐蚀法选择性地刻蚀层状i-mab相得到了一种新的二维过渡金属硼化物mo4/3b2-xtz，其中tz表示表面官能团-f，-o或-oh。这一研究
3、然而，hf试剂本身具有强腐蚀性，对人体健康危害性较大，hf刻蚀法本身具有相当的安全和环境问题，不符合绿色发展理念。此外，hf酸刻蚀制备的mbene材料表面会产生大量-f官能团，作为一种强吸电子基团，在催化反应中往往作为毒化位点存在，不仅阻碍了mbene相本征催化性能的研究，也限制了mbene材料的催化性能提升。因此，开发一种绿色环保、简单可行的工艺来制备无氟mbene具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，本专利技术提供了一种mbene材料及电化学刻蚀制备方法和应用，在酸性溶液中热辅助的方法，对mo4/3y2/3alb2进行电化学刻蚀，实现从mab相到二维mbene的转化，以实现新型绿色过渡金属基二维材料电催化剂制备和应用。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
3、本专利技术的目的之一是提供一种电化学刻蚀制备mbene材料的方法，包括以下步骤：以mab相材料为工作电极，使用酸性电解液作为电解液，在热辅助的条件下对所述mab相材料进行电化学刻蚀，通过阳极氧化选择性的去除mab相材料中的a族元素，得到手风琴状结构的mbene材料。
4、在一个优选的实施例中，所述mab相材料为mo4/3m2/3alb2，m为y、sc或er。
5、在一个优选的实施例中，所述酸性电解液选自硫酸、高氯酸、盐酸、硝酸中的一种或两种以上，所述酸性电解液中的氢离子浓度为0.01mol/l～5mol/l。
6、在一个优选的实施例中，所述电化学刻蚀处理采用恒定电位法，电位为0.2v～1.5v，刻蚀时间为0.1h～100h。
7、在一个优选的实施例中，所述热辅助为对酸性电解液加热至温度为10℃～90℃。
8、在一个优选的实施例中，所述电化学刻蚀采用三电极体系或两电极体系，三电极体系中，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为石墨电极；两电极体系中，石墨电极或pt片电极作为对电极。
9、在一个优选的实施例中，所述电化学刻蚀结束后，将工作电极浸泡在乙醇中进行超声处理，离心得到悬浮液，干燥后得到mbene材料。
10、在一个优选的实施例中，所述mab相材料的制备方法，包括以下步骤：
11、将mo、m、al和b按照化学计量比称取，进行压片处理后在惰性气体氛围下于1500℃下煅烧保温480min，煅烧结束后进行研磨，得到mab相材料；惰性气体为氩气。
12、本专利技术的目的之二是提供上述电化学刻蚀方法制备的mbene材料，所述mbene材料为手风琴状结构。
13、本专利技术的目的之三是提供上述mbene材料作为催化剂在电催化析氢反应中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、(1)本专利技术设计了在酸性溶液中热辅助的方法，对mo4/3y2/3alb2进行电化学刻蚀，基于电化学原理选择性去除电解液中某种金属或半导体的过程，通过阳极氧化选择性的去除mab相中的a族元素，实现从mab相到二维mbene的转化，得到mbene相材料，以实现新型绿色过渡金属基二维材料电催化剂制备和应用。
16、(2)本专利技术通过研究外加电压、电解液种类、刻蚀时间等因素对刻蚀效果影响，开发了一种以mo4/3y2/3alb2为母相基体的电化学刻蚀方法，实现绿色、高效的二维mbene材料制备，是绿色清洁的电化学刻蚀方法，避免了氟化物的使用，同时刻蚀过程简单，操作方便，且对环境友好，无二次污染，具有广阔的应用前景。
17、(3)本专利技术得到的刻蚀产物mbene材料应用于电催化析氢反应中具有较好的催化活性，与使用hf刻蚀得到的产物相比具有较低的过电位，为新型高性能电解水制氢催化剂的研发提供重要的理论和技术基础。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：以MAB相材料为工作电极，使用酸性电解液作为电解液，在热辅助的条件下对所述MAB相材料进行电化学刻蚀，通过阳极氧化选择性的去除MAB相材料中的A族元素，得到手风琴状结构的MBene材料。
2.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，所述MAB相材料为Mo4/3M2/3AlB2，M为Y、Sc或Er。
3.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，所述酸性电解液选自硫酸、高氯酸、盐酸、硝酸中的一种或两种以上，所述酸性电解液中的氢离子浓度为0.01mol/L～5mol/L。
4.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，所述电化学刻蚀处理采用恒定电位法，电位为0.2V～1.5V，刻蚀时间为0.1h～100h。
5.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，所述热辅助为对酸性电解液加热至温度为10℃～90℃。
6.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备MBen
7.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，所述电化学刻蚀结束后，将工作电极浸泡在乙醇中进行超声处理，离心得到悬浮液，干燥后得到MBene材料。
8.根据权利要求2所述的电化学刻蚀制备MBene材料的方法，其特征在于，所述MAB相材料的制备方法，包括以下步骤：
9.一种权利要求1-8任一项所述的电化学刻蚀方法制备的MBene材料。
10.一种权利要求9所述的MBene材料作为催化剂在电催化析氢反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种电化学刻蚀制备mbene材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：以mab相材料为工作电极，使用酸性电解液作为电解液，在热辅助的条件下对所述mab相材料进行电化学刻蚀，通过阳极氧化选择性的去除mab相材料中的a族元素，得到手风琴状结构的mbene材料。
2.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备mbene材料的方法，其特征在于，所述mab相材料为mo4/3m2/3alb2，m为y、sc或er。
3.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备mbene材料的方法，其特征在于，所述酸性电解液选自硫酸、高氯酸、盐酸、硝酸中的一种或两种以上，所述酸性电解液中的氢离子浓度为0.01mol/l～5mol/l。
4.根据权利要求1所述的电化学刻蚀制备mbene材料的方法，其特征在于，所述电化学刻蚀处理采用恒定电位法，电位为0.2v～1.5v，刻蚀时间为0.1h～100h。
5.根据权利要求...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。