【技术实现步骤摘要】
本项专利技术涉及新能源电池和电解水用电催化剂的制备，属于能量存储和转换材料与器件领域。
技术介绍
1、金属空气电池由于高能量密度、低成本和环境友好等优势，成为极具发展前景的能源存储装置。金属空气电池中，贵金属在电化学活性和稳定性方面都是最高效的催化剂，然而成本高和资源稀缺严重阻碍其大规模生产与应用。因而，本项目旨在制备出一种廉价、高效的、具有催化析氧反应(oer)电催化剂，从而实现高效的电催化性能。
2、近年来，电催化分解水已经成为开发清洁能源的重要研究方向之一。铂(pt)通常用作oer的电催化剂，因为它的费米能级较低，有利于快速电子迁移，从而产生高电解活性。然而，pt存在资源不可再生、储量有限、成本高、易发生co中毒和燃料交叉效应等缺点。因此，许多研究致力于开发新型和非贵金属材料来替代pt催化剂，包括非贵金属(例如fe、co、mo)，过渡金属氧化物(例如moo2、tio2)和碳基材料。在这些材料中，碳基材料因其丰富的前驱体来源、高孔隙率和耐久性而受到广泛关注。过渡金属和n共掺杂多孔碳,被认为是一类很有前途的双功能氧电催化剂，越来越受到关注。其中，苯基(包括phen基)有机碳材料掺杂过渡金属的新型催化材料在能量存储与转换、催化等领域具有独特且优异的性能，深受科研工作者的追捧，为清洁新能源的开发和利用提供了新思路、新材料。基于此，过渡金属铁、钴、镍掺杂phen基有机物的复合材料，因在催化方面的良好效果，各种phen基催化剂的设计与合成成为催化领域研究热门。其中，过渡金属掺杂的phen基共轭微孔聚合物(cmp)，因其成本
技术实现思路
1、为此，本专利技术采用以phen基的有机物1,3,5-苯三硼酸三频哪醇酯反应物粉末，结合以3，8-二溴菲罗啉，运用suzuki偶联反应工艺，制备出了第一种共轭有机微孔聚合物phen-cmp-1；以phen基的有机物1,3,5-三(4-苯基硼酸频哪醇酯)苯为反应物粉末结合以3，8-二溴菲罗啉，运用suzuki偶联反应工艺，制备出了第二种共轭有机微孔聚合物phen-cmp-2。随后，将所制备得到的共轭有机微孔聚合物，进行过渡金属的掺杂，最终制备得到具有催化性能优异的phen-cmp电催化剂。该催化剂的合成过程包括如下制备方法：
2、(1)将3,8-二溴菲罗啉、硼酸三频哪醇酯、四(三苯基膦)钯(0)加入n,n-二甲基甲酰胺中，再加入na2co3，将所得混合物在氩气气氛中进行suzuki偶联反应，待上述反应系统冷却至室温后，加入氨水溶液搅拌，经过滤、洗涤、真空干燥，得到phen基共轭微孔聚合物；
3、所述制备得到的phen基有机物反应物粉末具有高孔隙率、原料易得、价格便宜、易于去除和生产成本较低。合成后的phen-cmp由于其刚性π共轭骨架通常保留了高度多孔的三维网络，可以有效地防止碳骨架坍塌，导致比表面积(ssa)和暴露活性位点进一步增多。因此，由共价连接的3，8-二溴菲罗啉和1,3,5-苯三硼酸三频哪醇酯(1,3,5-三(4-苯基硼酸频哪醇酯)苯)单元网络可以赋予其高骨架强度和高n含量(路易斯软碱)，有利于后续过渡金属离子(路易斯软酸)配位。
4、(2)将上述得到的phen基共轭微孔聚合物与fe、ni的醋酸盐混合后于溶剂中进行溶剂热反应，经过滤、真空干燥，得到phen基有机多孔框架/ni、fe盐杂化电催化剂。
5、phen-cmp在螯合过渡金属，螯合的金属在有机多孔框架中分散均匀，仍然具有较高的孔隙率，比表面积大，从而在螯合金属中心周围创造出吸附或活化氧原子的活性位点，进而有利于氧气、氢氧根、oer反应中含氧中间产物的吸附脱附平衡，而提高其对oer的催化能力。
6、本专利技术的技术方案中，phen-cmp中同时螯合金属fe、ni后，ni、fe活性中心协同催化oer反应(诱导活性位点处的电荷再分布，调节相邻金属位点的电子结构，降低oer反应能垒)，ni/fe共修饰的phen-cmp的oer催化性能明显优于ni、fe、co单独修饰的、和其它双金属离子共修饰的phen-cmp的oer催化性能。
7、所述步骤(1)所述suzuki偶联反应的硼酸三频哪醇酯包括：1,3,5-苯三硼酸三频哪醇酯、1,3,5-三(4-苯基硼酸频哪醇酯)苯、1,3,6,8-四(频哪酯基)芘中的任意一种。
8、所述步骤(2)中醋酸镍为无水醋酸镍，溶剂热反应的温度为60～100℃，加热时间为4～24h。
9、所述步骤(2)中的phen基共轭微孔聚合物与含铁、镍元素的醋酸盐的质量比为1：0.7～2.7。
10、所述步骤(2)中的fe、ni的醋酸盐中，醋酸铁与醋酸镍的摩尔比为1:0.3～4。
11、phen-cmp电催化剂具有极佳的稳定性，在惰性气体气氛、空气的气氛下仍然具有良好的催化性能。
12、phen-cmp-2的结构框架更大，孔隙更多，比表面积更高，可以提供更多的活性位点，能够实现更为高效的oer性能。
13、基于上述条件，本专利技术的目的是提供一种phen基有机多孔框架/ni、fe盐杂化电催化剂的制备方法，该方法具有设备要求低、所需原料成本低廉、反应条件易于控制、生产工艺较为简单、所形成的产品一致性好、化学稳定性强、电化学稳定性强、环境污染小等优点，可用于oer电催化剂，对于原位电极的批量生产有重大意义。
14、本专利技术提供了一种suzuki偶联反应得到两类有机多孔框架材料，将不同比例的铁盐、镍盐加入到上述制备所得到的两类有机多孔框架粉末中，通过有机溶液中的长时间加热得到phen基有机多孔框架/ni、fe盐杂化电催化剂材料的方法，包括如下步骤：
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1.一种Phen基有机多孔框架/Ni、Fe盐杂化材料的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：
2.根据权利要求1所述的Phen基有机多孔框架/Ni、Fe盐杂化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)所述Suzuki偶联反应的硼酸三频哪醇酯包括：1,3,5-苯三硼酸三频哪醇酯、1,3,5-三(4-苯基硼酸频哪醇酯)苯、1,3,6,8-四(频哪酯基)芘中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的Phen基有机多孔框架/Ni、Fe盐杂化电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中醋酸镍为无水醋酸镍，溶剂热反应的温度为60～100℃，加热时间为4～24h。
4.根据权利要求1所述的Phen基有机多孔框架/Ni、Fe盐杂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的Phen基共轭微孔聚合物与含铁、镍元素的醋酸盐的质量比为1：0.7～2.7。
5.根据权利要求1所述的Phen基有机多孔框架/Ni、Fe盐杂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的Fe、Ni的醋酸盐中，醋酸铁与醋酸镍的摩尔比为1:0.3～4。
【技术特征摘要】
1.一种phen基有机多孔框架/ni、fe盐杂化材料的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：
2.根据权利要求1所述的phen基有机多孔框架/ni、fe盐杂化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)所述suzuki偶联反应的硼酸三频哪醇酯包括：1,3,5-苯三硼酸三频哪醇酯、1,3,5-三(4-苯基硼酸频哪醇酯)苯、1,3,6,8-四(频哪酯基)芘中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的phen基有机多孔框架/ni、fe盐杂化电催化剂的制备方法，其特征...
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