[发明专利]一种超薄层状FeNi-LDH-FePc@MXene双功能催化剂及制备方法

摘要

一种超薄层状FeNi‑LDH‑FePc@MXene双功能催化剂及制备方法，属于能源材料及电化学技术领域。本发明以MXene为载体，铁盐、镍盐和FePc作为金属源，合成复合催化剂。本发明将FePc负载在MXene表面上，可以降低FePc的电子云密度，有利于进一步提高材料的ORR活性，形成了ORR/OER双功能催化剂。该超薄层状FeNi‑LDH‑FePc@MXene双功能催化剂具有类似于单片层结构，相对于多层的铁镍双金属氢氧化物可以暴露出大量的活性位点，并且单片层结构有利于电子的迁移和物质的传输，提高OER催化活性。在碱性条件下，该催化剂的ORR活性高于商业Pt/C，其OER活性高于RuO2。本发明中，制备超薄层状FeNi‑LDH‑FePc@MXene催化剂的原料来源广、成本低廉，制备工艺简单，有利于大规模的生产。

主权项

1.一种超薄层状FeNi‑LDH‑FePc@MXene双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一，制备催化剂MXene载体1.1)将MXene的前驱体MAX置于盐酸和氟化锂的混合溶液中；所述盐酸和氟化锂的混合溶液中，盐酸与氟化锂的摩尔比为0.1～100；MAX与盐酸和氟化锂的混合溶液的摩尔比为0.1～100；所述的MAX包括M_n+1AX_n中的一种或多种，其中M代表Ti、V过渡金属，X代表碳和/或氮，A代表第三主族和第四主族的金属元素，n为1、2、3；1.2)将步骤1.1)得到的MAX、盐酸和氟化锂的混合溶液搅拌、用水洗涤，得到混合溶液A；1.3)将步骤1.2)得到的混合溶液A分离出上清液，干燥上清液得到MXene载体；步骤二，制备超薄层状FeNi‑LDH@MXene催化剂2.1)将步骤1.3)得到的MXene载体溶解于水中，MXene的浓度为0.1～50mg/mL；然后加入铁盐、镍盐和碱性物质，得到混合溶液B；所述铁盐和镍盐的摩尔比为1:1～1:10，碱性物质的摩尔浓度为0.01～10mmoL/mL；2.2)将步骤2.1)得到的混合溶液B搅拌0.1～48h，然后转移到反应容器中，在80～150℃下反应1～15h；反应结束后冷却、过滤、干燥，获得FeNi‑LDH@MXene催化剂；步骤三，制备超薄层状FeNi‑LDH‑FePc@MXene双功能催化剂3.1)将步骤2.2)制备的FeNi‑LDH@MXene催化剂置于甲酰胺溶液中进行超声处理，得到混合溶液C；所述FeNi‑LDH@MXene催化剂与甲酰胺溶液的质量浓度比为1～50；3.2)将FePc置于N‑N二甲基甲酰胺溶液中进行超声处理，得到混合溶液D；所述FePc与N‑N二甲基甲酰胺溶液的质量浓度比为0.1～20；3.3)将步骤3.2)的混合溶液D倒入步骤3.1)的混合溶液C中，然后搅拌1～60h、过滤、干燥，得到超薄层状FeNi‑LDH‑FePc@MXene双功能催化剂。