【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料合成，具体涉及一种碳布负载的非晶态mof电催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、金属有机框架(mofs)是由无机金属中心(金属离子或团簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。mofs的高结晶性使其在催化反应中具有很强的稳定性，作为新型电催化剂展现出巨大的发展潜力。但是，mofs的高结晶性也是一把双刃剑，大多数金属活性位点都完全埋藏在晶体骨架中，而在催化反应中的反应底物难以进入晶体骨架。此外，金属中心与有机配体之间的离子键会导致较大的能隙和封闭的电子态，从而降低催化剂导电性，对电化学反应过程不利。
2、在mofs中引入缺陷位点有望暴露更多的催化活性位点，从而提高反应活性。研究表明，通过高温煅烧、酸碱刻蚀等方法能够破坏化学键，在mofs中引入缺陷。但是这些方法的实验条件较苛刻，容易导致骨架坍塌。通过使用混合的有机配体或金属中心可以直接合成有缺陷的mofs，但是仅适用于特殊种类mofs，应用范围受限。此外，在电催化过程中，mofs需要通过粘合剂粘黏在导电基底上，导致反应活性位点堵塞。因此，亟需一种简单的方法，去合成具有丰富活性位点和高导电性的缺陷mofs电催化剂。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对高结晶性的mofs材料活性位点暴露少、导电性差的问题提供了一种碳布负载的非晶态mof电催化剂及其制备方法与应用。
2、本专利技术提供的具体方案为：一种碳布负载的非晶态mof电催化剂制备方法，包括以下
3、(1)在n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或n,n-二甲基甲酰胺和水的混合物中加入十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、金属盐和配体，超声溶解后用作电解液；
4、(2)在配比好的电解液中，使用碳布(cc)作为工作电极，碳棒作为对电极，充满饱和氯化钾的ag/agcl作为参比电极，在恒定电位下促使mof在碳布上快速沉积，生成碳布负载的非晶态mof电催化剂。
5、进一步的，步骤(1)所述的dmf和水的体积比为1:0～1。
6、进一步的，步骤(1)所述的金属盐为锰的硝酸盐，所述配体为1,1’-二茂铁二甲酸(fc')。
7、进一步的，步骤(1)所述的金属盐的摩尔浓度为0.004～1mol/l；所述配体的摩尔浓度为0.005～0.5mol/l；所述ctab的摩尔浓度为0～0.1mol/l，不含0值；加入ctab可以调控电催化剂的形貌。
8、进一步的，所述碳布事先进行如下预处理：在酸液中浸泡一段时间，用溶剂清洗，再真空干燥；所述的酸液为硝酸和/或硫酸，所述溶剂为甲醇、乙醇、去离子水中的一种或多种；酸液可以去除掉碳布可能存在的的油脂和附着物。
9、进一步的，所述cc在酸液中的浸泡时间为0～48h，不含0值，真空干燥时间为0～48h，不含0值。
10、进一步的，步骤(2)所述恒定电位为-2.0～-1.2v；电沉积时间为0～60min，不含0值。
11、进一步的，还包括将碳布负载的非晶态mof电催化剂用洗涤溶剂冲洗后真空干燥的步骤；所述洗涤溶剂为甲醇、乙醇、去离子水中的一种或多种。
12、根据上述的制备方法制得碳布负载的非晶态mof电催化剂。
13、所述碳布负载的非晶态mof电催化剂在肼氧化反应(hzor)中的应用。
14、相较于现有技术，本专利技术能够实现的技术效果包括：
15、1)本专利技术通过电合成方法直接在cc上构建了非晶态mof电催化剂，催化剂具有不饱和的长程无序结构，暴露出更多催化活性中心，显著提升电化学反应性能。
16、2)本专利技术制备的非晶态mof电催化剂拥有着优异的电催化肼氧化的性能，hzor起始电位和工作电位均优于相应的晶体催化剂。
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1.一种碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的N,N-二甲基甲酰胺和水的体积比为1:0～1。
3.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属盐为锰的硝酸盐，所述配体为1,1’-二茂铁二甲酸。
4.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属盐的摩尔浓度为0.004～1mol/L；所述配体的摩尔浓度为0.005～0.5mol/L；所述十六烷基三甲基溴化铵的摩尔浓度为0～0.1mol/L，不含0值。
5.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，所述碳布事先进行如下预处理：在酸液中浸泡一段时间，用溶剂清洗，再真空干燥；所述的酸液为硝酸和/或硫酸，所述溶剂为甲醇、乙醇、去离子水中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，所述碳布在酸
7.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(2)所述恒定电位为-2.0～-1.2V；电沉积时间为0～60min，不含0值。
8.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂制备方法，其特征在于，还包括将碳布负载的非晶态MOF电催化剂用洗涤溶剂冲洗后真空干燥的步骤；所述洗涤溶剂为甲醇、乙醇、去离子水中的一种或多种。
9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的碳布负载的非晶态MOF电催化剂。
10.权利要求9所述的碳布负载的非晶态MOF电催化剂在肼氧化反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳布负载的非晶态mof电催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态mof电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的n,n-二甲基甲酰胺和水的体积比为1:0～1。
3.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态mof电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属盐为锰的硝酸盐，所述配体为1,1’-二茂铁二甲酸。
4.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态mof电催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属盐的摩尔浓度为0.004～1mol/l；所述配体的摩尔浓度为0.005～0.5mol/l；所述十六烷基三甲基溴化铵的摩尔浓度为0～0.1mol/l，不含0值。
5.根据权利要求1所述的碳布负载的非晶态mof电催化剂制备方法，其特征在于，所述碳布事先进行如下预处理：在酸液中浸泡一段时间，用溶剂清洗，再真空干燥...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡安谦，李映伟，丁婕婷，陈立宇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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