一种水滑石量子点电催化剂及其制备方法和电催化分解水产氧应用

摘要

本发明公开一种水滑石量子点电催化剂，所述水滑石量子点电催化剂具有如下化学式(I)：[M²⁺_1‑xN³⁺_x(OH)₂]^x+·(A^n‑)_x/n·mH₂O(I)；或者化学式(II)：[M²⁺_1‑xY⁴⁺_x(OH)₂]^2x+·(A^n‑)_2x/n·mH₂O(II)；式(I)、(II)中，M²⁺选自Ni²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺和Ca²⁺中的一种或几种；N³⁺选自Co³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺、Mn³⁺中的一种或几种；Y⁴⁺为Ti^4+；；A^n‑是NO₃^‑或CO₃^2‑；0.16≤x≤0.50；n为阴离子的化合价数，m为结晶水数量，0.5≤m≤9；所述水滑石量子点电催化剂的大小为5‑100nm，厚度为0.5‑5nm。本发明还公开了其制备方法与应用。该水滑石量子点具有明显的量子尺寸效应，在电催化分解水产氧气方面具有极其优越的催化性能，且过电势大大降低。该水滑石量子点电催化剂制备成本低廉，操作简便，有望应用于光电催化等领域。

主权项

一种水滑石量子点电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)配制微乳液；2)向步骤1)制得的微乳液中加入二价金属盐，待二价金属盐完全溶解后加入二价锰盐、三价金属盐或四价钛盐；3)待步骤2)中的二价锰盐、三价金属盐或四价钛盐溶解后，水热晶化；4)待步骤3)中的水热晶化完成后，采用乙醇与水的混合溶液进行离心清洗，最后采用乙醇洗涤，干燥得到前体产物；5)将步骤4)得到的前体产物分散到溶剂中，采用大功率超声仪超声剥离，之后进行低速离心，去除底部沉淀物，再进行高速离心，得到下层沉淀物，即为水滑石量子点电催化剂；所述水滑石量子点电催化剂具有如下化学式（I）：[M²⁺_1‑xN³⁺_x(OH)₂]^x+·(A^n‑)_x/n·mH₂O（I）或者化学式（II）：[M²⁺_1‑xY⁴⁺_x(OH)₂]^2x+·(A^n‑)_2x/n·mH₂O（II）式（I）、（II）中，M²⁺选自Ni²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺和Ca²⁺中的一种或几种；N³⁺选自Co³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺、Mn³⁺中的一种或几种；Y⁴⁺为Ti⁴⁺；A^n‑是NO₃^‑ 或CO₃^2‑；0.16 ≤ x ≤ 0.50；n为阴离子的化合价数，m为结晶水数量，0.5 ≤ m ≤ 9；所述水滑石量子点电催化剂的大小为5 ‑ 100 nm，厚度为0.5 ‑ 5 nm。