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一种二维共价有机骨架材料及其制备方法和在制备氧还原反应催化剂中的应用技术

技术编号:40875102 阅读:20 留言:0更新日期:2024-04-08 16:43
本发明专利技术提供了一种二维共价有机骨架材料及其制备方法和在制备氧还原反应催化剂中的应用,属于共价有机骨架材料技术领域。本发明专利技术以[1,1'‑联苯]‑4,4'‑二酰肼和2,4,6‑三羟基‑1,3,5‑苯三甲醛作为单体,所得无金属的二维共价有机骨架材料(COF)氮原子含量高,经热解后具有高杂原子的掺杂密度,可作为高效氧还原反应(ORR)电催化剂。本发明专利技术提供的二维共价有机骨架材料经过热解后,不需要任何额外的导电剂加入,其半波电位就可达到0.81V,该值超越了绝大部分无金属ORR催化剂,为新的无金属ORR电催化剂的开发提供了新的策略。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及共价有机骨架材料,特别涉及一种二维共价有机骨架材料及其制备方法和在制备氧还原反应催化剂中的应用


技术介绍

1、氧还原反应(orr)是能量存储和转换装置的核心电化学过程,包括可充电金属空气电池和燃料电池。铂基和铂基合金有望作为orr的催化剂,然而,铂金的储备有限,几乎无法维持足够的电池和燃料电池的数量。在过去的几十年里,人们一直在寻求替代催化剂,包括非贵金属基材料和最近的无金属碳催化剂。对于orr来说,作为催化剂,碳材料必须合并三种不同的功能,即①二维石墨具有高导电性的碳,实现快速电子传输,②优化孔隙便于离子运输,③丰富用于改善催化作用的杂原子位点。

2、将多孔碳前体热解成具有高导电性、大孔隙率和丰富的杂原子掺杂边缘位点是可行的,但它仍然存在挑战。目前经过热解得到的杂原子掺杂的催化剂中难以产生紧密堆积的多孔的纳米碳,并且传统的热解材料也难以精确调控掺杂原子的精确度,热解产生的散乱疏松的碳纳米通道难以承担反应物和电解质传质途径。

3、共价有机骨架(cof)是一类结晶多孔聚合物,可将具有各种杂原子的有机单元放入有序的2d平本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种二维共价有机骨架材料,具有式I所示结构:

2.权利要求1所述的二维共价有机骨架材料的制备方法,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述[1,1'-联苯]-4,4'-二酰肼和2,4,6-三羟基-1,3,5-苯三甲醛的质量比为1~3:1。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法,其特征在于,所述酸催化剂包括乙酸;

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂热反应的温度为80~100℃,时间为5~21天。

6.权利要求1所述的二维共价有机骨架材料或权利要求2~5任意一项所述的二维共价有机骨架...

【技术特征摘要】

1.一种二维共价有机骨架材料,具有式i所示结构:

2.权利要求1所述的二维共价有机骨架材料的制备方法,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述[1,1'-联苯]-4,4'-二酰肼和2,4,6-三羟基-1,3,5-苯三甲醛的质量比为1~3:1。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法,其特征在于,所述酸催化剂包括乙酸;

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂热反应的温度为80~100℃,时间为5~21天。

6.权利要求1所述的二维共价...

【专利技术属性】
技术研发人员:陆海彦王锐张子祺施展李艺多于明睿
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:

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