[发明专利]一种多孔金属氧化物纳米片及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多孔二维金属氧化物纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将第一金属氧化物、碱金属盐、第二金属氧化物混合，对所得混合物进行固相烧结得到层状复合材料；

(2)将步骤(1)得到的所述层状复合材料先后经质子化、剥离，得到掺杂的金属氧化物纳米片；

(3)对步骤(2)得到的所述掺杂的金属氧化物纳米片进行去掺杂处理来实现造孔，得到所述多孔二维金属氧化物纳米片；

其中，所述第一金属氧化物与所述第二金属氧化物为不同种金属元素的氧化物，所述第一金属氧化物为所述掺杂的金属氧化物纳米片中的主体，所述第二金属氧化物为所述掺杂的金属氧化物纳米片中的掺杂物；

所述第一金属氧化物为碱土金属以及过渡金属的氧化物；

所述第二金属氧化物为过渡金属的氧化物；

步骤(3)中所述去掺杂的方法是酸处理、萃取剂处理、还原处理中的任一种；

所述酸处理包括以下步骤：将所述掺杂的金属氧化物纳米片与含酸试剂反应，反应完全后经后处理得到所述多孔二维金属氧化物纳米片；

所述萃取剂处理包括以下步骤：将所述掺杂的金属氧化物纳米片与萃取剂反应，反应完全后经后处理得到所述多孔二维金属氧化物纳米片；

所述还原处理包括以下步骤：将所述掺杂的金属氧化物纳米片样品在还原气氛下烧结，再经酸处理得到所述多孔二维金属氧化物纳米片。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将步骤(3)得到的所述多孔二维金属氧化物纳米片进行再分散得到所述多孔二维金属氧化物纳米片的溶液，或进行干燥得到所述多孔二维金属氧化物纳米片粉末。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐包括碱金属的碳酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一金属氧化物、所述碱金属盐和所述第二金属氧化物按摩尔比为1:(0.01～5):(0.01～1)混合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)得到的所述层状复合材料为片层结构，其晶格中含有所述第一金属氧化物、所述碱金属盐中的碱金属离子和所述第二金属氧化物。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括以下步骤：

(2a)质子化：将步骤(1)得到的所述层状复合材料于酸溶液中搅拌或者浸泡得到质子化层状材料；

(2b)剥离：将步骤(2a)得到的所述质子化层状材料经表面活性剂处理，实现剥离，得到所述掺杂的金属氧化物纳米片。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2b)得到的所述掺杂的金属氧化物纳米片进一步制成溶液或粉末。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含酸试剂包括添加物。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述添加物为氧化剂。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)得到的所述多孔二维金属氧化物纳米片进行再分散制成溶液或粉末，包括以下步骤：将步骤(3)得到的所述多孔二维金属氧化物纳米片进行剥离，再加入溶剂中制成所述多孔二维金属氧化物纳米片溶液。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述多孔二维金属氧化物纳米片溶液进行干燥得到所述多孔二维金属氧化物纳米片粉末。

12.权利要求1至11任一项所述的制备方法制备得到的多孔二维金属氧化物纳米片，其特征在于，所述多孔二维金属氧化物纳米片为多孔的二维纳米片状结构，尺寸为10nm～100μm，片厚为0.2～10nm，孔隙率为0.1％～80％，孔径为0.1～20nm。

13.权利要求12所述多孔二维金属氧化物纳米片的应用，其特征在于，所述多孔二维金属氧化物纳米片用于纳滤膜的改性、高分子改性、电极材料、催化材料、催化材料的负载、功能膜材料、传感器材料、防腐材料领域。