MOF衍生高活性Ni单原子氧气还原反应电催化剂制备方法技术

本发明专利技术提出了一种MOF衍生高活性Ni单原子做高效氧气还原反应(ORR)电催化剂的制备工艺，并介绍其在电催化方面的应用。本发明专利技术以硝酸锌、醋酸镍、二甲基咪唑为原料，在常温下利用各向异性生长的原理制得以锌为金属配体，以二甲基咪唑为有机配体的正十二面体MOF基纳米复合材料；经过热处理后得到结构完美的正二十面体碳负载Ni单原子的ORR电催化剂。该催化剂是碳负载单原子Ni，其中碳载体呈现出十二面体的结构，其结构大小约为～25nm，金属Ni以单原子的形式分散在碳载体中；该催化剂具有很高的比表面积及很小的颗粒尺寸，这有利于增加电解液与氧气的接触面积并有利于电解液/电解质的传输和扩散。因此，该材料在电催化ORR过程中具有优异的催化性能，其半波电位可达0.9V。

【技术实现步骤摘要】
MOF衍生高活性Ni单原子氧气还原反应电催化剂制备方法
本专利技术涉及一种高效氧气还原反应(ORR)电催化剂的制备工艺，其特征是，在室温下通过各向异性生长的方法制备出MOF前驱体，然后通过一步氢气还原制备得到纳米碳负载Ni单原子的电催化剂。该方法操作简单、成本低、重复性好，且易于控制。
技术介绍
随着社会发展，能源危机和环境污染日益严重，因此，清洁能源技术的开发迫在眉睫。燃料电池，金属-空气电池作为新一代绿色能源技术，因其成本低、容量高、环境友好而所受到广泛关注。然而，受限于商用铂基催化剂稳定性差、成本高和储量低等缺点，燃料电池以及相关绿色能源技术的应用缓慢，因此，研发高效绿色的替代性氧还原电催化剂，是电催化领域的研究热点。单原子催化剂的活性中心具有很高的分散密度，这使其在催化ORR过程中展现出独特的优势，如最大的原子利用率、较高的催化活性、稳定性和选择性。因此，近年来单原子ORR催化剂引起了人们的广泛关注。研究结果表明，金属有机骨架(MOFs)作为一种多孔固体材料，具有较大的比表面积、较大的孔隙率、良好的空间结构和丰富的非饱和金属中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MOF衍生高活性Ni单原子氧气还原反应电催化剂制备方法，一种正二十面体碳负载Ni单原子的ORR电催化剂的制备方法：将4mmol六水合硝酸锌、1mmol邻菲罗啉、20mmol2-甲基咪唑分别溶于50ml、40ml、50ml甲醇得到A、B、C溶液；室温下磁力搅拌均匀后，将1mmol四水合乙酸镍加入溶液A中，然后将B溶液、C溶液分别加入A溶液，室温下磁力搅拌6h得到沉淀物；采用离心分离的方式对沉淀物进行分离，并使用甲醇溶液洗涤3次；将洗涤后的样品放入烘箱中进行干燥；将干燥后的样品转移到管式炉中，通入氢氩混合气，在1000℃下煅烧3h，得到最终产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种MOF衍生高活性Ni单原子氧气还原反应电催化剂制备方法，一种正二十面体碳负载Ni单原子的ORR电催化剂的制备方法：将4mmol六水合硝酸锌、1mmol邻菲罗啉、20mmol2-甲基咪唑分别溶于50ml、40ml、50ml甲醇得到A、B、C溶液；室温下磁力搅拌均匀后，将1mmol四水合乙酸镍加入溶液A中，然后将B溶液、C溶液分别加入A溶液，室温下磁力搅拌6h得到沉淀物；采用离心分离的方式对沉淀物进行分离，并使用甲醇溶液洗涤3次；将洗涤后的样品放入烘箱中进行干燥；将干燥后的样品转移到管式炉中，通入氢氩混合气，在1000℃下煅烧3h，得到最终产物。


2.如权利要求书1所述的MOF衍生高活性Ni单原子氧气还原反应电催化剂制备方法，其特征在于，在室温条件下将甲醇溶解的六水合硝酸锌、四水合乙酸镍、邻菲罗啉、2-甲基咪唑混合均匀，磁力搅拌6h。


3.如权利要求书1所述的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐少春，吴限，胡立兵，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32