一种银-四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种银

【技术实现步骤摘要】
一种银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于析氧电催化领域，具体涉及一种银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]不可再生能源的过度消耗和环境的急剧恶化迫使人们大力发展安全、清洁、高效的可再生新能源，其中，电解水制氢是开发可再生清洁能源氢气最有效的途径。电催化分解水产生氢气产物纯净、原料丰富、无有害副产物、简洁方便，但是电解过程中不可避免的存在电极极化问题。电极极化使得反应进行需要提供更多的能量，从而降低了能量转换效率，限制其大规模的生产应用。相对于阴极析氢反应的双电子转移过程，阳极析氧反应涉及四电子转移过程，其过电位很大，反应过程十分缓慢，使得整个电解水的过程效率很低。
[0003]目前，析氧电极催化剂在酸性和碱性水溶液中综合性能最好的是一些储量稀少、价格昂贵的贵金属氧化物，如RuO2和IrO2等，这严重制约了电解水装置大规模的商业化应用。因此，开发地球上储量丰富元素的析氧电催化剂是实现高效电解水产氢的有效途径。
[0004]在诸多非贵金属析氧催化剂中，过渡金属氧化物由于组成和结构变化多样，催化性能可调性强而引起了广泛的关注。金属有机框架化合物是自组装金属离子与有机配体而形成的骨架结构材料，具有高比表面积、高孔隙率，结构多样等优点，但是金属有机框架化合物容易发生聚集，而且金属有机框架化合物较难均匀分散在溶剂中。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是为提供一种银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料及其制备方法，提高催化效率，提高电流密度，降低成本，提高稳定性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、氯化铁溶解在乙二醇中，得到第一混合溶液；
[0009]将第一混合溶液逐渐升温至120～150℃反应，反应完成后离心，得到银纳米线；
[0010]将银纳米线分散在乙二醇中，加入六水氯化钴和氢氧化钠，得到第二混合溶液；
[0011]将第二混合溶液升温至150～180℃进行反应；反应完成后洗涤，得到银
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四氧化三钴；
[0012]将银
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四氧化三钴分散于乙醇中，并加入Co(NO3)2·
6H2O，搅拌均匀得到第三混合溶液；
[0013]将2
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甲基咪唑溶解在乙醇中，搅拌均匀后与第三混合溶液混合，继续搅拌均匀；
[0014]离心收集沉淀，干燥，得到复合析氧催化材料。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(1:1)～(1:2)，
氯化铁与硝酸银的配比为(1～2)mg:1g，乙二醇与硝酸银的配比为(0.25～0.5)L:1g。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，六水氯化钴与氢氧化钠的质量比为2:1～4:1，六水氯化钴与乙二醇的配比为(4～8)g:1L。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，Co(NO3)2·
6H2O与乙醇的配比为(50～75)g:1L。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，2
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甲基咪唑与乙醇的配比为(50～75)g:1L。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，第一混合溶液升温反应保温6～10h，反应完成后经乙醇离心。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，第二混合溶液升温反应保温24～40h，反应完成后经乙醇离心。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述离心收集沉淀采用乙醇离心收集沉淀，在60～80℃的干燥箱中真空干燥。
[0022]一种银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料，包括银纳米线、四氧化三钴和钴基金属有机框架三部分，其中，四氧化三钴负载在银纳米线表面，四氧化三钴颗粒外负载有钴基金属有机框架多面体，该材料的析氧半波电位能够达到1.54V。
[0023]优选的，所述银纳米线的质量为析氧催化材料的7～10％，所述四氧化三钴的质量为析氧催化材料的5～7％，所述钴基金属有机框架的质量为析氧催化材料的83～88％。
[0024]本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
[0025]本专利技术利用银纳米线高的导电性来提高复合材料的导电性，同时利用四氧化三钴和钴基金属有机框架优良的析氧催化性能来提高电催化效果；本专利技术采用两次溶剂热过程，通过改变四氧化三钴和钴基金属有机框架的含量，获得了较好的析氧电催化性能；本专利技术制备方法简单、生产成本低、后续处理简便并且无需复杂的合成设备。
[0026]本专利技术银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料可应用在电催化分解水领域。
附图说明
[0027]图1是实施例1制得的银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合材料的SEM图；
[0028]图2是实施例1制得的银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合材料的析氧电催化剂的LSV图。
具体实施方式
[0029]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0030]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0031]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0032]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
[0033]本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
[0034]本专利技术提供了银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035]1)将聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、氯化铁溶解在乙二醇中，得到混合溶液；
[0036]优选地，步骤1)中硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银
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四氧化三钴和钴基金属有机框架复合析氧催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、氯化铁溶解在乙二醇中，得到第一混合溶液；将第一混合溶液逐渐升温至120～150℃反应，反应完成后离心，得到银纳米线；将银纳米线分散在乙二醇中，加入六水氯化钴和氢氧化钠，得到第二混合溶液；将第二混合溶液升温至150～180℃进行反应；反应完成后洗涤，得到银
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四氧化三钴；将银
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四氧化三钴分散于乙醇中，并加入Co(NO3)2·
6H2O，搅拌均匀得到第三混合溶液；将2
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甲基咪唑溶解在乙醇中，搅拌均匀后与第三混合溶液混合，继续搅拌均匀；离心收集沉淀，干燥，得到复合析氧催化材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(1:1)～(1:2)，氯化铁与硝酸银的配比为(1～2)mg:1g，乙二醇与硝酸银的配比为(0.25～0.5)L:1g。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，六水氯化钴与氢氧化钠的质量比为2:1～4:1，六水氯化钴与乙二醇的配比为(4～8)g:1L。4.如权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈甜甜，姚建涛，张贵泉，陈君，刘薇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：