[发明专利]一种在碳化钛表面负载单原子铁系金属的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种碳化钛表面负载单原子铁系金属在光催化分解水产氢中的应用，其特征在于，所述碳化钛表面负载单原子铁系金属为Fe/Co/Ni-TC，其制备方法包括如下步骤：

（1） 按Ti₃AlC₂、刻蚀剂1~2g：8~12 mL的质量体积比，将Ti₃AlC₂缓慢加入刻蚀剂中，所述的刻蚀剂为氟化锂+盐酸或者氢氟酸，室温条件下搅拌16~30 h；将得到的悬浮液用去离子水洗涤、离心2~6次，以去除残留的杂质，直到悬浮液的pH值为6~7；

（2）将步骤（1）所得洗涤后的悬浮液进行抽滤，干燥得到固体碳化钛粉末，即Ti₃C₂；

（3）将Ti₃C₂和金属盐溶液分别在超声条件下得到Ti₃C₂水溶液和金属盐溶液，再将金属盐溶液缓慢逐滴加入Ti₃C₂水溶液中，常温下磁力搅拌6~10 h，Ti₃C₂和金属盐的物质的量之比为23~55:0.5~1，所述的金属盐包括FeCl₃·6H₂O、CoCl₂·6H₂O和NiCl₂·6H₂O；

（4）将步骤（3）中所得到的混合溶液用丙酮沉淀1~2 h；所得到的悬浮液用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到三种铁系金属原子负载的Ti₃C₂材料，即Fe/Co/Ni-TC。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中，所述干燥为真空干燥，温度为50~70℃，时间为12~36 h。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（3）中，Ti₃C₂的超声时间为50~60min，金属盐的超声时间为8~15min。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（4）中，所述干燥为真空干燥，温度为50~70℃，时间为12~36 h；所述的丙酮沉淀在2~8ºC的低温条件下进行。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

在光催化反应系统中，以Fe/Co/Ni-TC作为光催化剂，以0~50%的醇的水溶液作为反应溶剂，再将催化剂和反应溶剂按10~200 mg：50~120 mL的质量体积比混合，放入磁子，真空泵将光催化反应系统抽至真空，在磁力搅拌下，采用氙灯作为光源，进行光催化分解水产氢实验，反应间隔相同时间对光催化反应系统中的气氛进行一次测样，利用气相色谱进行定量分析，确定产物的含量。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的醇的水溶液为甲醇，乙醇中的一种或两种配制的水溶液。

7. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的氙灯，光源为全光谱光源，波长为320-780 nm。