一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法，属于燃料电池阴极部分电催化氧还原领域。本发明专利技术所述的共价有机框架COFs衍生的纳米碳管在催化阴极氧还原反应中的应用，包括如下步骤：将共价有机框架COFs衍生的纳米碳管作为催化剂应用在阴极氧还原反应中，其中采用的纳米碳管由COFs衍生而来，规整可控的掺金属/杂原子或碳管直径与壁厚都有利于ORR活性的调控，具有良好的应用前景，而且采用溶剂热制备方法，既简单又安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法
本专利技术涉及一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法，属于燃料电池阴极部分电催化氧还原领域。
技术介绍
传统的化石燃料因其储量有限和利用后引起的一系列环境问题，已不能满足世界经济发展的需求。人们急需要改变能源的使用方式和结构，开发高效、经济和环保的新能源利用技术。燃料电池是一种能够将燃料(如氢气、甲醇等)与氧化剂(氧气等)的化学能直接通过电化学反应转变成电能的化学装置，高效无污染而具有广泛前景。但是，电化学动力学迟缓的阴极氧还原反应(ORR)，极大的降低了燃料电池的效率。目前，催化氧还原过程最为常见的催化剂是Pt基贵金属催化剂，商业化燃料电池大部分使用的是Pt/C催化剂。但Pt存在储量少及价格昂贵等缺点，所以关键是要找到价格低廉且具有高效ORR表现的催化剂，于是非贵金属/无金属掺杂原子碳材料受到了广泛关注。
技术实现思路
为了解决上述至少一个问题，本专利技术的目的在于提供一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法，所述的共价有机框架衍生的纳米碳管的制备方法为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法，其特征在于，包括如下步骤：将共价有机框架COFs衍生纳米碳管作为催化剂应用在阴极氧还原ORR反应中；其中所述的COFs衍生纳米碳管的制备方法为：/n(1)选择金属纳米线作为模板，真空环境下通过溶剂热反应在其表面原位生长COFs，得到复合材料；/n(2)将步骤(1)得到的复合材料置于反应容器中，升温至800-1000℃；之后冷却得到碳化材料；其中，整个过程都处于惰性气体保护下；/n(3)将步骤(2)得到的碳化材料置于容器中进行酸洗，之后经过过滤、洗涤、干燥得到COFs衍生纳米碳管。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于COFs衍生纳米碳管催化ORR反应的方法，其特征在于，包括如下步骤：将共价有机框架COFs衍生纳米碳管作为催化剂应用在阴极氧还原ORR反应中；其中所述的COFs衍生纳米碳管的制备方法为：
(1)选择金属纳米线作为模板，真空环境下通过溶剂热反应在其表面原位生长COFs，得到复合材料；
(2)将步骤(1)得到的复合材料置于反应容器中，升温至800-1000℃；之后冷却得到碳化材料；其中，整个过程都处于惰性气体保护下；
(3)将步骤(2)得到的碳化材料置于容器中进行酸洗，之后经过过滤、洗涤、干燥得到COFs衍生纳米碳管。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将共价有机框架COFs衍生的纳米碳管作为催化剂应用在阴极氧还原ORR反应中，具体是：将共价有机框架COFs衍生的纳米碳管作为催化剂，溶解在溶剂中得到催化剂溶液；之后采用催化剂溶液修饰玻碳电极作为工作电极；最后将工作电极应用在催化电解水中的氧析出反应即可。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的催化剂溶液的浓度为0.001-0.01mg/μL。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的催化剂溶液的用量为10μL/0.1-0.2cm2。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为异丙醇溶液和Nafion溶液的混合溶液；其中异丙醇溶液中异丙醇与水的体积比＝3-5:1；Nafion溶液的质量分数为4-6％；异丙醇溶液与Nafion溶液的体积比为75-85：5。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体为：
在容器中加入金属纳米线和氨基类COFs单体，并加入混合有机溶剂，混合均匀；之后加入催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆双龙，甘志健，杜明亮，朱罕，段芳，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32