[发明专利]一种迅速升温制备二维局域氧化的过渡族金属氟化物催化剂方法

说明书

本发明涉及一种迅速升温制备二维局域氧化的过渡族金属氟化物催化剂方法，属于材料科学与工程技术和化学领域。本发明方法制备的氧化过渡族金属氟化物催化剂为氟化钴(CoF₂)、氟化镍(NiF₂)、氟化铁(FeF₃)等纳米材料局域氧化。首先称量一定质量的水合氟化物作为原料A，通过迅速改变原料A所处的温度环境，从而制备出二维局域氧化的过渡族金属氟化物催化剂。本发明具有简单易行、高产量、高效率、适用性强等优点，相对于传统制备超薄二维纳米材料的方法具有显著的优势。

(2)技术领域

本发明涉及迅速升温制备二维局域氧化的过渡族金属氟化物催化剂的方法，属于材料科学与工程技术和化学领域。

(3)背景技术

迄今为止，科学家已经报道了多种制备二维纳米材料的方法。用于制备二维纳米材料的最常见策略之一是机械或化学剥离一些层状材料，如BN，MoS₂， MoSe₂，MoTe₂和TaSe，这些材料具有强的面内化学键和弱的面外范德华相互作用，在极端条件下很容易在面内方向下垂直剥离。二维纳米材料中MXene的制备的则是通过从MAX相固体(如Ti₃AlC₂)中选择性蚀刻A族原子。许多二维金属氧化物纳米材料，如TiO₂，Zn和MnO₂可以通过自组装或其他湿化学方法制造。一些没有层状晶体结构的二维纳米材料也可以由含金属离子溶液而合成。例如，研究人员分别通过溶剂热和湿化学方法从铑和金等材料制备了超薄金属二维纳米材料。尽管研究人员已经研究了许多合成二维材料的方法，但这些方法通常很复杂，昂贵且效率低下。缺乏大量合成超薄纳米材料的化学或物理方法限制了这些二维材料的进一步开发和应用。因此，用于大规模生产二维纳米材料的简单，快速和经济的方法仍然是一个有趣的挑战。

在液体剥离方法中，离子或分子通常在层间嵌入，以削弱层外范德华相互作用，然后剥脱层结构材料。自然界中也存在着一些类似的层状结构矿物，其分子介于层与层之间，例如蛭石。蛭石由一组2:1的层状硅酸盐粘土矿物组成，这些粘土矿物由含水的片状硅酸盐组成，在其内部结构内含有多层水分子。当受热时，由于层间产生蒸汽，导致蛭石具有不寻常的膨胀特性(商业品种可以膨胀8-20倍或更多)。因此，当矿物被充分加热时，会发生薄蛭石层的剥落。受到蛭石加热时发生膨胀和剥落的启发，我们对水合氟化物进行快速升温处理。使用这种方法，我们成功地获得了超薄纳米级层状材料，重要的是，通过这种快速过程可以产生大量的二维纳米材料。也就是说，本发明首次提出并实现了迅速升温量产二维过渡族金属元素催化剂。

(4)发明内容

1、本发明的目标

本发明的目的是提出一种迅速升温制备二维局域氧化过渡族金属氟化物催化剂的方法，利用迅速改变环境温度，简单、有效且大规模地制备二维局域氧化的过渡族金属氟化物催化剂，从而显著降低过渡族金属催化剂大规模商业化应用的成本。

2、本技术的发明要点

本发明要点如下：