[发明专利]一种钙钛矿氧化物/Ti3

说明书

本发明公开了一种钙钛矿氧化物/Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene/泡沫镍复合材料及其制备方法和应用，属于光热与电化学领域。将零维Lasubgt;x/subgt;Srsubgt;1‑x/subgt;CoOsubgt;3/subgt;纳米颗粒与2D Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene纳米片负载在导电泡沫镍上，制得光热协同电催化析氧的泡沫镍复合材料。该复合材料中Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene光热材料可以将太阳光谱转化为热能，从而高效地进行净水蒸发，同时产生的热能加速电化学反应动力学，有效提高电催化材料的氧析出性能，实现高效产氧。该复合材料提供的制备原料不含贵金属元素，造价成本低，工艺简便，可重复性高，易于大批量生产，在海水淡化协同电解水产氧的多学科交叉领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于光热转化与电化学技术领域，具体涉及一种钙钛矿氧化物/Ti₃C₂MXene/泡沫镍复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着我国经济的迅速发展，对淡水资源的需求也逐年增长。目前，发展较为成熟的空气蒸馏渗透淡化工艺技术和反应式渗透淡化技术在全球较大范围内已经得到了广泛的研究应用，但它们仍然普遍存在大量能源消耗大、维修维护成本高等技术缺陷。因此，探索出高效的太阳能转换技术与材料对太阳能的利用至关重要。太阳能光热转换是通过反射、吸收或其他方式把太阳辐射能集中起来，转换成足够高温度的过程，是直接利用太阳能的有效途径。通过太阳能转化产生的热能可以应用在多个领域，如光热蒸汽转化、光热发电、光热催化以及光热化学转化等。

在过去的几十年里，随着电池技术的快速发展，传统的铅蓄电池日渐不能满足现代产业的用电需求，逐步被需要氧气作为反应物的金属空气电池和燃料电池取代。电化学水分解法是一种通过氧释放反应(OER)产生氧气的便捷方法，它涉及复杂的四电子过程(2H₂O→O₂+4H⁺+4e)，而且不同基本反应之间的相关性通常会限制反应速率。目前，Ru/Ir基氧化物通常被认为是实现OER性能的有效电催化剂，但其实际应用受到储量低和成本高的限制。因此，迫切需要开发在恶劣环境下有效、稳定且不含贵金属的电催化剂。钙钛矿氧化物LaCoO₃固有的电导率和活性表面积，被研究者们应用于电化学分解水领域。近年来，研究人员将多种形貌的La_xSr_1-xCoO₃与各种导电基材(例如碳纳米纤维、多孔碳和还原的氧化石墨烯)结合以提高电导率，进一步促进电催化活性。二维层状过渡金属碳化物(2D Ti₃C₂MXenes)具有优异的金属导电性，出色的亲水性和多种表面官能团，使其在高效电催化方面具有很大的潜能。此外，其负电荷表面和超低功函的超薄分层为构建强界面相互作用的受限杂化电催化剂提供了平台，有利于优化电催化剂的活性中心。Ti₃C₂ MXene的独特二维形貌可以大大缩短进行质量扩散和电荷转移的途径，并获得高度暴露的活性位点的异质结电催化剂。因此，如何将La_xSr_1-xCoO₃纳米材料与2D Ti₃C₂ MXene纳米片复合，以提高La_xSr_1-xCoO₃的OER性能成为需要解决的问题。

发明内容