[发明专利]一种泡沫镍/MXene-Co3

说明书

本发明公开了一种泡沫镍/MXene‑Co₃O₄复合电极及其制备方法，包括以下步骤：(1)泡沫镍的预处理：取泡沫镍，依次用硫酸、乙醇、去离子水超声清洗，恒温干燥；(2)复合电极的制备：取MXene、Co₃O₄混合制得混合粉末，涂抹于泡沫镍表面，真空等离子烧结，制得复合电极。本发明通过泡沫镍、MXene及Co₃O₄制得泡沫材料复合电极，利用通过真空等离子体烧结炉的高温高压作用，利用泡沫镍将MXene‑Co₃O₄混合粉末稳定结合，避免了粘接剂的使用，降低了制备成本，制备时长仅为40～60min；其中MXene具有的风琴貌结构能够有效容纳和分散催化剂，克服了催化剂易团聚的问题，提升了催化剂的活性和稳定性，所制电极比表面积大，且导电性能良好，能够形成性能优异的电极材料。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体为一种泡沫镍/MXene-Co₃O₄复合电极及其制备方法。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展，工业化和城市化程度不断提高，由于水污染导致的水资源短缺问题日益严重。由于1,4-二氧六环在工业和商业产品中的普遍性以及高水溶性和抗生物降解,其作为水体污染物被在很多地方都有发现。目前,传统的废水处理技术，包括空气抽提、沉淀凝固、碳吸附和传统的生物处理都不能有效将1,4-二氧六环去除。近年来，由于过硫酸盐高级氧化技术能够产生强氧化性的活性物种(如硫酸根自由基和羟基自由基等)，这些活性物种能够高效去除难降解有机污染物，因此，该技术成为了难降解水处理领域的热点。因为过硫酸盐本身与有机污染物的反应活性较低，所以需要活化技术来活化过硫酸盐产生具有强氧化性的活性物种。目前，活化过硫酸盐的方法较多，其中以二价钴离子为代表的多价态过渡金属离子活化法能够高效活化过硫酸盐，因而受到了广泛关注。但是饮用含钴离子的水会引起各种健康问题，例如气喘、肺炎等肺部疾病。因此，为了避免向水中引入钴离子，研究人员将钴基催化剂负载到一些基材(如玻璃、泡沫金属) 表面，制备成电极。这种方法不仅能有效活化过硫酸盐而且能够比较容易地回收和回用催化剂。但是将催化剂负载到基材上往往需要粘接剂，昂贵的粘接剂限制了这些方法大规模应用。另一方面，催化剂容易团聚的问题也严重制约了催化剂的活性和稳定性，为了使催化剂在基材表面分散均匀，我们引入了具有手风琴貌的二维层状材料MXene，该材料因其高比表面积和优异的导电性而成为近年来科学家研究的重点。在本发明中，我们使MXene 和催化剂结合，进而设计无粘接剂且性能优异的复合电极材料。该电极材料的成功开发可以降低制备成本，并提高催化剂的活性和稳定性，具有重要的实际应用价值。因此，我们提出一种泡沫镍/MXene-Co₃O₄复合电极及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泡沫镍/MXene-Co₃O₄复合电极及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种泡沫镍/MXene-Co₃O₄复合电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)泡沫镍的预处理：取泡沫镍，依次用硫酸、乙醇、去离子水超声清洗，恒温干燥；

(2)复合电极的制备：取MXene、Co₃O₄混合制得混合粉末，涂抹于泡沫镍表面，真空等离子烧结，制得复合电极。

进一步的，所述步骤(1)包括以下步骤：

取泡沫镍，依次用硫酸、乙醇、去离子水超声清洗2～3次，在恒温烘箱里烘干，烘干温度为49.5～50.5℃，时长1～1.5h。

进一步的，所述步骤(2)包括以下步骤：