铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料及其制备方法和应用。该方法包括：将铜氧化为氢氧化铜，洗涤、干燥后，得到线状阵列结构；将线状阵列结构浸泡在含金属离子的甲醇溶液中，金属离子充分生长于线状阵列结构上；再置于2‑甲基咪唑的甲醇溶液中至固体物质由蓝色变为紫色，洗涤、干燥后，得到自支撑结构@ZIF；所述金属离子为Co离子和Zn离子；将自支撑结构@ZIF置于含Co离子和Zn离子的乙醇溶液中，在密闭环境中进行溶剂热反应至固体物质由紫色变为灰色，得到电极材料。电极材料具有高度有序的空心纳米阵列，大量缺陷孔存在于纳米阵列表面，为催化过程提供了更多的活性位点和通畅的电子传输通道，可以作为电解水装置的正极和负极。

【技术实现步骤摘要】
铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电催化全解水产氢领域，具体是一种铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，氢能因其非凡的能量密度、可持续性和零排放被视为最有前途的替代传统化石能源的可再生能源之一，引起了人们越来越多的关注。因此，开发高效生产纯氢气的途径变得十分必要和紧迫。电解水是解决此要求的一种理想选择，它是将纯水通过电化学的方法分解转化为用于储能的氢，包括阳极氧气逸出反应(OER)和阴极氢气逸出反应(HER)。然而，这两个反应都存在固有能垒和电子转移缓慢的问题。电解水的电催化剂中，主要是用于催化OER反应的Ir/Ru基和用于催化HER的Pt基商业贵金属催化剂，但是这些贵金属催化剂的昂贵成本和有限的储量严重阻碍了大规模应用。此外，粉末电催化剂通常使用聚合物粘合剂固定活性物质以制备电极，而聚合物粘合剂不仅会阻塞活性位点，而且还会增加界面电阻。文献《Z.Chen,Y.Ha,H.Jia,X.Yan,M.Chen,M.Liu,R.Wu,OrientedTransformationo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1、将铜氧化为氢氧化铜，然后洗涤、干燥后，得到氢氧化铜纳米线状阵列结构；/n步骤2、将步骤1得到的产物浸泡在含金属离子的甲醇溶液中，使得步骤1的产物与金属离子充分接触，金属离子充分生长于步骤1的产物上；再置于2-甲基咪唑的甲醇溶液中至固体物质由蓝色变为紫色，然后洗涤、干燥后，得到氢氧化铜自支撑纳米线状阵列结构@ZIF；所述金属离子为Co离子和Zn离子；/n步骤3、将步骤2得到的产物置于含Co离子和Zn离子的乙醇溶液中，在密闭环境中进行溶剂热反应至固体物质由紫色变为灰色，得到铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材...

【技术特征摘要】
1.一种铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、将铜氧化为氢氧化铜，然后洗涤、干燥后，得到氢氧化铜纳米线状阵列结构；
步骤2、将步骤1得到的产物浸泡在含金属离子的甲醇溶液中，使得步骤1的产物与金属离子充分接触，金属离子充分生长于步骤1的产物上；再置于2-甲基咪唑的甲醇溶液中至固体物质由蓝色变为紫色，然后洗涤、干燥后，得到氢氧化铜自支撑纳米线状阵列结构@ZIF；所述金属离子为Co离子和Zn离子；
步骤3、将步骤2得到的产物置于含Co离子和Zn离子的乙醇溶液中，在密闭环境中进行溶剂热反应至固体物质由紫色变为灰色，得到铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料。


2.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述铜选用泡沫铜。


3.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，将铜氧化为氢氧化铜是利用氧化还原反应，氧化还原反应是将铜浸泡到氧化还原剂中至固体物质由铜黄色变为蓝色；
所述氧化还原剂为NaOH和(NH4)2S2O8的水溶液，NaOH和(NH4)2S2O8的摩尔比为20:1～5，浸泡时间为10～30min。


4.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，步骤1得到的产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜玺，尹雷雷，邸辰泽，苏坤梅，李振环，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12