The invention discloses a preparation method of MOF/carbon point nanocomposite catalyst and the application of electrolytic water evolution oxygen based on the catalyst, belonging to the technical field of nanomaterials, Nanocatalysts and metal organic framework materials. The main step is to blend the DMF solution of 2 amino terephthalic acid with copper nitrate and add carbon point aqueous solution. The MOF/ carbon point nanocomposite catalyst loaded on foam copper is prepared by constant potential electrodeposition. The composite catalyst has the advantages of low raw material cost, simple preparation process, low energy consumption and industrial application prospect. It has good catalytic activity and electrochemical stability for oxygen evolution from catalytic electrolysis water.
【技术实现步骤摘要】
一种MOF/碳点纳米复合材料催化剂的制备方法和应用
本专利技术涉及一种MOF/碳点纳米复合材料催化剂及其制备方法和应用,属于纳米材料、金属有机框架物纳米材料与纳米催化
技术介绍
由于过度使用化石燃料,当前能源危机与环境问题越发突出,设计高效能源转化,包括燃料电池、金属空气电池、电解水等电化学体系,越来越受到国内外学者的关注并成为当前研究的热点和前沿。电催化分解水反应包括析氢(hydrogenevolutionreaction,HER)和析氧(oxygenevolutionreaction,OER)两个半反应,其中的析氧反应,由于多步质子耦合电子转移,动力学速率缓慢,相应功耗损失巨大,成为析氢反应的瓶颈。在很多已探索的体系中,二氧化铱(IrO2)和二氧化钌(RuO2)被认为最有效。然而,它们稀缺和昂贵的价格,严重限制了大规模生产和应用。为此,寻找廉价易得且性能稳定的新型析氧电催化剂,对长远发展氢能、减小环境污染乃至缓解能源问题,具有广泛且重要的现实意义。过渡元素铜基催化剂,价格低廉,此外,碳基材或杂原子掺杂的铜基催化剂复合材料也是析氧催化剂的创新性选择。除了材料组成之外,催化剂的活性和其形态密切相关。为此,研究开发具有资源丰富的新组成和新形态催化剂,对实现高活性析氧具有重要的意义。碳量子点(碳点)是一类尺寸小于10nm以下新型碳基零维材料,碳点具有良好的光学性质,并且具有水溶性、低毒对环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点,从而被广泛得应用于医学成像、环境监测、化学分析、催化剂合成、能源开发等许多生产生活领域。碳点表面具有的多官能团, ...
【技术保护点】
1.一种MOF/碳点纳米复合材料催化剂的制备方法,其特征在于,制备步骤如下:(1)制备碳点将2.5‑3 g D‑葡萄糖,0.8‑1 g磷酸二氢钠溶解于8‑10 mL水中,得到葡萄糖和磷酸二氢钠的混合液;将此溶液置于500 W的微波炉中,加热2‑4分钟,待反应液冷却至室温,得到凝胶状碳点,加水稀释至5 mL,制得淡黄色澄清的碳点溶液;(2)配制前体溶液将0.06‑0.08 g硝酸铜溶于3‑5 mL的N,N‑二甲基甲酰胺中,超声3‑5分钟,制得硝酸铜溶液;将0.08‑0.10 g 的2‑氨基对苯二甲酸与3‑5 mL的N,N‑二甲基甲酰胺共混,超声3‑5分钟,制得配体2‑氨基对苯二甲酸溶液;将40‑50 μL三乙胺和 30‑50 μL、质量分数为37%的盐酸溶于2‑3 mL N,N‑二甲基甲酰胺中,制得得到三乙胺盐酸盐溶液;将碳点溶液与硝酸铜溶液、2‑氨基对苯二甲酸溶液和三乙胺盐酸盐溶液和共混,制得前体溶液;(3)制备MOF/碳点纳米复合材料催化剂在前体溶液中,以面积为1 cm × 1 cm的活化泡沫铜CuF为工作电极,铂片为对电极,甘汞电极为参比电极,采用恒电位沉积法,制得负载在泡沫铜Cu ...
【技术特征摘要】
1.一种MOF/碳点纳米复合材料催化剂的制备方法,其特征在于,制备步骤如下:(1)制备碳点将2.5-3gD-葡萄糖,0.8-1g磷酸二氢钠溶解于8-10mL水中,得到葡萄糖和磷酸二氢钠的混合液;将此溶液置于500W的微波炉中,加热2-4分钟,待反应液冷却至室温,得到凝胶状碳点,加水稀释至5mL,制得淡黄色澄清的碳点溶液;(2)配制前体溶液将0.06-0.08g硝酸铜溶于3-5mL的N,N-二甲基甲酰胺中,超声3-5分钟,制得硝酸铜溶液;将0.08-0.10g的2-氨基对苯二甲酸与3-5mL的N,N-二甲基甲酰胺共混,超声3-5分钟,制得配体2-氨基对苯二甲酸溶液;将40-50μL三乙胺和30-50μL、质量分数为37%的盐酸溶于2-3mLN,N-二甲基甲酰胺中,制得得到三乙胺盐酸盐溶液;将碳点溶液与硝酸铜溶液、2-氨基对苯二甲酸溶液和三乙胺盐酸盐溶液和共混,制得前体溶液;(3)制备MOF/碳点纳米复合材料催化剂在前体溶液中,以面积为1cm×1cm的活化泡沫铜CuF为工作电极,铂片为对电极,甘汞电极为参比电极,采用恒电...
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