一种纳米片层结构非贵金属电催化剂及其制备和应用制造技术

一种纳米片层结构非贵金属电催化剂，包括金属有机框架结构纳米片层结构与石墨烯片层结构两部分的复合片层，以及由片层结构堆叠构成的二级多孔结构。所述金属有机框架结构的节点构成金属离子为镍、铜、铁、锆、锌、锰中的一种或二种以上；所述金属有机框架结构的框架构成配体为含氮杂环分子和/或芳香羧酸分子。本发明专利技术还包括所述纳米片层结构非贵金属电催化剂的制备方法，该方法具有结构与性能的可调控性，片层厚度、片层结构孔隙率、活性位点密度、导电性等均可在实验过程中进行有效调控，从而针对实际应用目标进行优化与改进。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米片层结构非贵金属电催化剂及其制备和应用
本专利技术涉及一种纳米片层结构非贵金属电催化剂及其制备方法，具体地说这种纳米片层结构非贵金属电催化剂具有超薄金属有机框结构纳米片层与石墨烯片层交叠构成，其片层厚度、尺寸、孔隙率均可调节，其可用于电化学氧还原反应、氧析出反应、氢析出反应、二氧化碳电还原、小分子醇类氧化反应、有机分子电化学合成反应的体系中。本专利技术还涉及上述材料的制备方法。
技术介绍
电化学催化反应在能源技术、分析表征技术、电子与信息技术以及材料合成技术等国民经济重要领域具有不可替代的作用。电化学催化剂的结构设计与材料合成是该领域的核心技术之一。随着纳米技术的不断发展与在能源材料领域的深入研究，具有纳米尺度的新材料及其具有的特殊物化性质得到了广泛的应用。其中，金属有机框架结构(MOFs)作为近年来发展起来的新型纳米多孔材料，由于其具有有序孔结构、高化学活性、高比表面积等优异的性质，在电化学催化领域具有极大的应用潜力。基于MOFs材料的电化学催化研究，目前开拓出了包括氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)等能源器件密切相关的催化反应体系，以及有机小分子合成、二氧化碳电还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米片层结构非贵金属电催化剂，其特征在于：包括金属有机框架结构纳米片层结构与石墨烯片层结构两部分的复合片层，以及由片层结构堆叠构成的二级多孔结构。

【技术特征摘要】
1.一种纳米片层结构非贵金属电催化剂，其特征在于：包括金属有机框架结构纳米片层结构与石墨烯片层结构两部分的复合片层，以及由片层结构堆叠构成的二级多孔结构。2.按照权利要求1所述催化剂，其特征在于：所述金属有机框架结构的节点构成金属离子为镍、铜、铁、锆、锌、锰中的一种或二种以上；所述金属有机框架结构的框架构成配体为含氮杂环分子和/或芳香羧酸分子。3.按照权利要求2所述催化剂，其特征在于：所述含氮杂环分子为吡啶、2-2联吡啶中的一种或两种，所述芳香羧酸分子为对苯二甲酸、均苯三甲酸中的一种或两种。4.按照权利要求1所述催化剂，其特征在于：所述金属有机框架结构的厚度范围为1-50nm；所述石墨烯片层厚度为1-10nm。5.按照权利要求1所述催化剂，其特征在于：金属有机框架结构纳米片层结构与石墨烯片层结构两部分的质量比为1:10-10:1。6.按照权利要求1所述催化剂，其特征在于：二级多孔包括金属有机框架结构纳米片层与石墨烯片层内部的本征孔结构构成的一级孔，以及片层结构堆叠构成的二级孔；所述一级孔孔径0.5至5nm、孔隙率10至30％；所述二级孔孔径10至100nm、孔隙率30至90％。7.一种权利要求1-6任一所述纳米片层结构非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，1)氧化石墨胶体溶液的配制；2)于步骤1)所得氧化石墨胶体溶液中加入过渡金属盐和有机配体分子，得混合溶液；所述过渡金属盐与有机配体的物质量相同；3)于步骤2)所得混合溶液中，在惰性气体气氛下加入过渡金属盐2至10倍物质的量的三乙胺，密封条件超声波反应；反应结束后分离、清洗得复合纳米片层结构材料；4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，夏章讯，孙公权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21