【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，尤其涉及一种mxene基天线-反应器催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，金、银、铜等传统纳米等离子体催化剂凭借其独特的局域表面等离激元共振现象(lspr)，能够在太阳光谱范围内实现高效光吸收，有望实现高效的催化转化。但是由于强烈的朗道阻尼效应和等离激元与声子散射作用，传统贵金属等离激元有着极低的空间限域性与极高的传播损失率。此外，具有优良lspr效应的贵金属材料成本较高，光谱响应范围较窄。这使得其在催化能源领域的应用受到较大的限制。而在二维材料中，由于等离激元被限制在一个平面内，其衰减得到了极大的抑制。但是大多数二维材料多展现出半金属或半导体的性质，其载流子浓度普遍较低。因此，寻找合适的类金属型二维材料，不仅可以产生低衰减率的等离激元，还可以实现与紫外-可见-近红外光进行耦合。
2、在众多种类的二维材料中，二维过渡金属碳/氮化物(mxene)凭借其独特的电子与几何结构受到了研究者们的广泛关注。mxene兼具二维材料优异的本征表界面性质，以及独特的电学、磁学性质与化学活性，使其在催化、储能、传感等应用领域展现了极强潜力。在诸多优异的属性之中，mxene材料多样且极易调控的光学性质尤为突出。mxene材料丰富的表面基团和缺陷位点赋予其较强的吸光和光热转换能力。例如，第一，类金属mxene材料极窄的带隙和独特的lspr性质赋予其宽的光谱响应范围和高的吸光截面积。这为mxene材料带来了极高的太阳能利用和转化效率；第二，mxene材料特殊的界面结构、优异的电磁波屏蔽性能和较低的中红外发射率
3、基于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种mxene基天线-反应器催化剂及其制备方法与应用，从探究mxene材料lspr效应的本质原因出发，探究“各向异性mxene材料等离子特征峰---表面活性位点的振动模式---光化学作用机制”的内在联系，进而以mxene作为“天线反应器”纳米结构中的天线组分，构建mxene基天线-反应器催化剂并探究lspr效应非辐射驰豫产生的热载流子对于等离子体催化反应的影响。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种mxene基天线-反应器催化剂的制备方法，包括以下步骤：向过渡金属源溶液中加入mxene溶液，经搅拌反应、烘干、热处理，得到所述的mxene基天线-反应器催化剂；
3、所述过渡金属源溶液是由过渡金属的氯化物或硝酸盐溶于水得到；
4、所述mxene溶液是由mxene溶于水得到。
5、在本专利技术的一个实施例中，所述过渡金属选自镍、钴、铁或钌。
6、在本专利技术的一个实施例中，所述过渡金属源溶液的浓度为0.8mg/ml-1.2mg/ml。
7、在本专利技术的一个实施例中，所述mxene溶液的浓度为1mg/ml-1.5mg/ml。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述过渡金属源溶液和mxene溶液的体积比为1:(15-18)。
9、在本专利技术的一个实施例中，所述搅拌反应的温度为10℃-40℃，时间为6h-10h。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述热处理是在氢气气氛下，以380℃-420℃还原1h-2h。
11、本专利技术的第二个目的是提供一种所述的方法制备的mxene基天线-反应器催化剂。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述mxene基天线-反应器催化剂中负载的过渡金属纳米颗粒的粒径为3.5nm-5.5nm。
13、本专利技术的第三个目的是提供一种所述的mxene基天线-反应器催化剂在光催化析氢反应中的应用。
14、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
15、(1)本专利技术基于mxene材料的各向异性等离子体共振特性，构筑了mxene基天线-反应器催化剂，实现了明显的光响应和高效的等离子体催化性能。mxene材料存在各向异性的lspr效应。同时，mxene材料等离子体共振模式与二维纳米结构空间取向存在对应关系。具体而言，mxene材料同时存在纵向和横向的偶极共振模式，而高频特征峰和近红外区位低频特征峰分别对应mxene纳米片横向和纵向的振动模式。此外，各向异性的等离子体振动模式还可以诱导产生不同位置区域的热载流子。其中，mxene的纵向lspr振动模式导致纳米片边缘热载流子的产生，而横向lspr振动模式诱导纳米片面内热载流子的产生。此外，mxene横纵向lspr振动模式的选择性激发能够活化面上和边缘位点，进一步促进其在等离子体光催化析氢反应中的性能。
16、(2)本专利技术所述的mxene基天线-反应器催化剂以mxene材料作为天线组分，利用mxene材料的各向异性等离子体共振特性，构建了“天线反应器”。在共振波长的激发下，mxene基天线-反应器催化剂展现出明显的光响应和高效的等离子体催化性能。揭示了mxene材料各向异性等离子体性质并阐述其来源和具体机制，拓宽了等离子体光催化领域的应用范围。
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1.一种MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向过渡金属源溶液中加入MXene溶液，经搅拌反应、烘干、热处理，得到所述的MXene基天线-反应器催化剂；
2.根据权利要求1所述的MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属选自镍、钴、铁或钌。
3.根据权利要求1所述的MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属源溶液的浓度为0.8mg/mL-1.2mg/mL。
4.根据权利要求1所述的MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述MXene溶液的浓度为1mg/mL-1.5mg/mL。
5.根据权利要求1所述的MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属源溶液和MXene溶液的体积比为1:(15-18)。
6.根据权利要求1所述的MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的温度为10℃-40℃，时间为6h-10h。
7.根据权利要求1所述的MXene基天线-反应器催化剂的制备方法，
8.一种如权利要求1-7任一项所述的方法制备的MXene基天线-反应器催化剂。
9.根据权利要求8所述的MXene基天线-反应器催化剂，其特征在于，所述MXene基天线-反应器催化剂中负载的过渡金属纳米颗粒的粒径为3.5nm-5.5nm。
10.一种如权利要求8或9所述的MXene基天线-反应器催化剂在光催化析氢反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mxene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向过渡金属源溶液中加入mxene溶液，经搅拌反应、烘干、热处理，得到所述的mxene基天线-反应器催化剂；
2.根据权利要求1所述的mxene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属选自镍、钴、铁或钌。
3.根据权利要求1所述的mxene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属源溶液的浓度为0.8mg/ml-1.2mg/ml。
4.根据权利要求1所述的mxene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述mxene溶液的浓度为1mg/ml-1.5mg/ml。
5.根据权利要求1所述的mxene基天线-反应器催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属源溶...
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