[发明专利]一种过渡金属化合物纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种过渡金属化合物纳米片及其制备方法和应用，该纳米片的制备方法，包括以下步骤：将含有过渡金属元素的易溶盐与尿素混合后，加水搅拌均匀，然后转移至反应釜中进行水热反应，离心后得到层状金属氢氧化物；将层状金属氢氧化物分散在含有酸根离子的溶液中，离心，煅烧，即得纳米片。本发明的制备方法，利用层状金属氢氧化物层板间带正电荷因而能吸附特定酸根阴离子的特性，将特定酸根阴离子可控吸附在层状金属氢氧化物层板间，再经过热解实现利用拓扑转化实现的过渡金属化合物纳米片的制备，通过控制反应条件，在层状金属氢氧化物层板内能够实现均匀稳定的酸根阴离子吸附，热解处理后实现程度可控转化，最终实现在应用中性能的提升。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种过渡金属化合物纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

层状金属氢氧化物的基本结构是带正电的片层和与之电荷平衡的层间阴离子交替堆积而成。其中，主板层结构与水镁石结构类似。基本结构为M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂A^n-_x/n·mH₂O。M²⁺与M³⁺分别代表+2价和+3价的阳离子，一般三价阳离子可以是(Al³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺等)，二价的阳离子可以是(Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等)。A^n-代表n价阴离子，可以是无机阴离子也可以是有机阴离子。

然而，申请人发现目前的层状金属氢氧化物在电催化、光催化、二次电池及水处理等场合的性能还有待提高。基于此，有必要对现有的层状金属氢氧化物进行改进以进一步提高其性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种过渡金属化合物纳米片及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

第一方面，本发明提供了一种过渡金属化合物纳米片的制备方法，包括以下步骤：

将含有过渡金属元素的易溶盐与尿素混合后，加水搅拌均匀，然后转移至反应釜中进行水热反应，离心，干燥后得到层状金属氢氧化物；

将层状金属氢氧化物分散在含有酸根离子的溶液中，搅拌后，离心，于惰性气氛中煅烧，即得过渡金属化合物纳米片。

可选的，所述的过渡金属化合物纳米片的制备方法，所述酸根离子包括次亚磷酸根、磷酸根、硫代硫酸根、硝酸根、碳酸根中的一种。

可选的，所述的过渡金属化合物纳米片的制备方法，所述层状金属氢氧化物包括Ni(OH)₂、NiFe-LDH、NiCo-LDH、CoFe-LDH、CoAl-LDH、NiFeCo-LDH中的一种。

可选的，所述的过渡金属化合物纳米片的制备方法，所述易溶盐包括硝酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种。

可选的，所述的过渡金属化合物纳米片的制备方法，将含有过渡金属元素的易溶盐与尿素混合后，加水搅拌均匀，然后转移至反应釜中于100～200℃下进行水热反应，离心，于50～100℃下干燥后得到层状金属氢氧化物。

可选的，所述的过渡金属化合物纳米片的制备方法，将层状金属氢氧化物分散在含有酸根离子的溶液中，搅拌5～10h，离心，然后于50～80℃下干燥5～10h，再于在N₂气氛中以1～3℃/min升温至280～500℃，并保温1～3h，即得过渡金属化合物纳米片。

第二方面，本发明还提供了一种过渡金属化合物纳米片，采用所述的制备方法制备得到。