本发明专利技术涉及催化剂技术领域，具体公开了一种Co/UiO66催化剂的制备方法、Co/UiO66催化剂以及应用。本发明专利技术的制备方法包括步骤：将2‑氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N‑二甲基甲酰胺混合反应，得到淡黄色混合粘稠物；搅拌洗涤离心干燥，得到固态物体；将固态物体、正三价钴盐以及甲醇混合反应，得到掺Co的淡黄色混合粘稠物；洗涤离心干燥，得到掺Co的固态物体；高温灼烧，得到Co/UiO66催化剂。通过本发明专利技术的制备方法得到的Co/UiO66催化剂具有比表面积大，孔隙率高等特点，具备较高的电催化性能以及化学稳定性，能应用于燃料电池或超级电容器中，稳定性较强、运行费用较低、阴极电子传递速率较高。
【技术实现步骤摘要】
一种Co/UiO66催化剂的制备方法、Co/UiO66催化剂及其应用
本专利技术涉及催化剂
，具体地涉及一种Co/UiO66催化剂的制备方法，Co/UiO66催化剂及其应用。
技术介绍
能源与环境问题，是全人类共同面临的课题，也是现代工业化发展亟待解决的难题之一。环境问题不仅关系到人类自身的生存和发展，与其他生物的生存繁殖同样息息相关。随着人类发展和工业发达，能源的开发对环境的破坏也是日益加剧，新清洁能源的开发和大规模利用迫在眉睫；生物质能的开发和高效利用便是解决环境污染和能源匮乏问题的有效途径之一，对实现社会可持续发展具有重要意义。微生物燃料电池在废水处理领域有望同时改善环境与能源问题。微生物燃料电池(MicrobialFuelCell,MFC)是利用微生物作为生物催化剂将化学能直接转化为电能的一种“绿色”装置。在MFC阳极的产电微生物能氧化有机物产生电子和质子，通过微生物捕获至阳极后，通过外电路将电子转移至阴极，质子也通过质子交换膜传送至阴极，最终使质子与电子受体发生反应而产生电流。与其他燃料电池相比，MFC在净化污水的同时能够收获电能，并且不带来二次污染；具有维护成本低、操作条件温和、生物相容性好等优点，是一种高效新型电化学技术，得到国内外学者的广泛关注。虽然微生物燃料电池的潜力在未来的发展具有良好应用，但是由于它的输出功率仍然较低，材料成本较高，还不能满足现代工业的需求，亟需制备催化活性高的微生物燃料电池的阴极催化剂，不仅能显著提高微生物燃料电池的产电性能，还能取替价格昂贵的Pt/C催化剂，从而大幅度减少整体成本和提高稳定性，对于MFC的大规模应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，提供一种Co/UiO66催化剂的制备方法，Co/UiO66催化剂及其应用。通过本专利技术的制备方法得到的Co/UiO66催化剂具有比表面积大，孔隙率高等特点，具备较高的电催化性能以及化学稳定性，能应用于燃料电池或超级电容器中，稳定性较强、运行费用较低、阴极电子传递速率较高。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种Co/UiO66催化剂的制备方法，所述制备方法包括步骤：S1、将2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺混合，得到第一混合溶液；S2、将所述第一混合溶液放置在第一温度下反应，得到淡黄色混合粘稠物；S3、分别用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇搅拌洗涤所述淡黄色混合粘稠物，离心过滤，得到第一沉淀，将第一沉淀干燥，得到固态物体；S4、将所述固态物体、正三价钴盐以及甲醇混合，得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液放置在第二温度下反应，得到掺Co的淡黄色混合粘稠物；S5、用甲醇洗涤所述掺Co淡黄色混合粘稠物，离心过滤，得到第二沉淀，将第二沉淀干燥，得到掺Co的固态物体；S6、将所述掺Co的固态物体放置在第三温度下进行高温灼烧，得到所述Co/UiO66催化剂。优选的，所述步骤S1中，2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺三者之间的质量比为1：(1～2)：(261～262)。优选的，所述步骤S4中，正三价钴盐为硝酸钴；所述硝酸钴、固态物体以及甲醇三者之间的质量比为1：(11～12)：(68～69)。优选的，所述第一温度为110℃～130℃，在第一温度下反应的反应时间为36h～60h；所述第二温度为30℃～50℃，在第二温度下反应的反应时间为12h～36h。优选的，所述步骤S1包括：将所述2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺溶液，在20℃～30℃环境温度下，通过磁力搅拌5min～10min，得到所述第一混合溶液。优选的，在步骤S3中得到所述固态物体之前，还包括：在离心处理后，用甲醇震荡洗涤并超声1min～5min。优选的，所述离心过滤中，离心的转速为7000～9000r/min，离心的时间为5min～10min；所述干燥包括在真空干燥箱中进行干燥，真空干燥箱的工作温度为70℃～90℃，干燥的时间为12h～36h。优选的，所述第三温度的温度范围为700℃～1000℃，高温灼烧的时间为1h～3h；将所述掺Co的固态物体放置在第三温度下进行高温灼烧时，通入氮气。另一方面，本专利技术提供一种Co/UiO66催化剂，该Co/UiO66催化剂通过上述的制备方法制备得到。再另一方面，本专利技术还提供一种上述Co/UiO66催化剂的应用，将所述Co/UiO66催化剂应用于燃料电池或超级电容器中，尤其是应用于微生物燃料电池中。通过本专利技术的制备方法得到的Co/UiO66催化剂具有比表面积大，孔隙率高等特点，具备较高的电催化性能以及化学稳定性，能应用于燃料电池或超级电容器中。应用于微生物燃料电池中时，稳定性较强、运行费用较低、阴极电子传递速率较高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1-4对应的Co/UiO66催化剂的循环伏安曲线图；图2为本专利技术实施例1-4对应的Co/UiO66催化剂用于微生物燃料电池后的电压图；图3为本专利技术实施例1-4对应的Co/UiO66催化剂用于微生物燃料电池后的功率密度图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术具体实施方式提供一种Co/UiO66催化剂的制备方法，制备方法包括步骤：S1、将2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺混合，其中，2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺三者之间的质量比为1：(1～2)：(261～262)，得到第一混合溶液；优选的实施方式中，将2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺按比例混合后，在20℃～30℃环境温度下，优选为25℃，通过磁力搅拌5min～10min，得到第一混合溶液；本专利技术通过特定的反应物混合反应，进一步结合特定的的配比，定性调控金属有机框架材料UiO66的孔隙结构。S2、将所述第一混合溶液放置在第一温度下反应，其中，第一温度为110℃～130℃，优选为120℃，在第一温度下反应的反应时间为36h～60h，优选为48h，得到淡黄色混合粘稠物。S3、分别用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇搅拌洗涤所述淡黄色混合粘稠物，由于采用N,N-二甲基甲酰胺作为反应原料，先用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，再用甲醇洗涤不溶于N,N-二甲基甲酰胺的杂质，可以避免引入新的杂质，具体洗涤次数优选为：N,N-二甲基甲酰胺和甲醇各洗涤一次；离心过滤，得到第一沉淀物，具体的，离心的转速优选为7000～9000r/min，进一步优选为8000r/min，离心的时间为5min～10min，将第一沉淀物干燥，具体在真空干燥箱中进行干燥，真空干燥箱的工作温度为70℃～90℃，优选为80℃，干燥的时间为12h～36h，优选为24h，得到固态物体；优选的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Co/UiO66催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1、将2‑氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N‑二甲基甲酰胺混合，得到第一混合溶液；S2、将所述第一混合溶液放置在第一温度下反应，得到淡黄色混合粘稠物；S3、分别用N,N‑二甲基甲酰胺和甲醇搅拌洗涤所述淡黄色混合粘稠物，离心过滤，得到第一沉淀物，将第一沉淀物干燥，得到固态物体；S4、将所述固态物体、正三价钴盐以及甲醇混合，得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液放置在第二温度下反应，得到掺Co的淡黄色混合粘稠物；S5、用甲醇洗涤所述掺Co淡黄色混合粘稠物，离心过滤，得到第二沉淀物，将第二沉淀物干燥，得到掺Co的固态物体；S6、将所述掺Co的固态物体放置在第三温度下进行高温灼烧，得到所述Co/UiO66催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种Co/UiO66催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1、将2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺混合，得到第一混合溶液；S2、将所述第一混合溶液放置在第一温度下反应，得到淡黄色混合粘稠物；S3、分别用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇搅拌洗涤所述淡黄色混合粘稠物，离心过滤，得到第一沉淀物，将第一沉淀物干燥，得到固态物体；S4、将所述固态物体、正三价钴盐以及甲醇混合，得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液放置在第二温度下反应，得到掺Co的淡黄色混合粘稠物；S5、用甲醇洗涤所述掺Co淡黄色混合粘稠物，离心过滤，得到第二沉淀物，将第二沉淀物干燥，得到掺Co的固态物体；S6、将所述掺Co的固态物体放置在第三温度下进行高温灼烧，得到所述Co/UiO66催化剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，2-氨基对苯二甲酸、氯化锆材料以及N,N-二甲基甲酰胺三者之间的质量比为1：(1～2)：(261～262)。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，正三价钴盐为硝酸钴；所述硝酸钴、固态物体以及甲醇三者之间的质量比为1：(11～12)：(68～69)。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度为110℃～130℃，在第一温度下反应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿郭，黎洁怡，钟铿锵，唐进峰，左建良，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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