一种双单原子电催化材料的制备方法及其在锌-空气电池中的应用技术

本发明专利技术涉及电催化领域，具体涉及一种双单原子电催化材料的制备方法及其在锌‑空气电池中的应用。使用多个含氮官能团的三氮唑或其衍生物配体和过渡金属离子构建内核MOF前驱体；使用咪唑类配体和过渡金属离子构建外层的壳层；通过上述两个步骤构建具有核壳结构的双层MOF前驱体；所构建的核壳结构的MOF经过离心、洗涤并真空干燥；将干燥后的核壳结构的MOF前驱体在惰性气体氛围下煅烧得到双单原子电催化材料。所制备的双单原子电催化材料避免了使用成本昂贵、资源稀缺的贵金属催化剂，在电催化氧还原及锌‑空气电池等能源存储和转换领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锌-空气电池氧化还原电催化剂，具体涉及一种双单原子电催化材料的制备方法及其在锌-空气电池中的应用。

技术介绍

1、由于化石燃料的过度使用和消耗，环境问题日益恶化，能源危机日益显现，迫切需要开发绿色能源以及能源转换装置。锌-空气电池由于具有较高的能量密度（1086wh kg-1）、成本低、安全性好及环境友好等优点，被认为是锂离子电池理想的替代品。然而，由于其阴极的氧还原反应（oxygen reduction reaction）涉及四电子转移过程，具有缓慢的反应动力学，严重限制了锌-空气电池的实际推广应用。为了加快阴极反应的进行，传统的贵金属常被用来作为催化剂，但是其昂贵的价格、储量稀少、稳定性差等因素阻碍了其在锌-空气电池中的应用，因此急需开发具有高活性、高稳定性和成本低廉的催化剂来代替贵金属催化剂。

2、近些年来，单原子催化剂因其具有最大的原子利用率、成本低等优点在电催化领域得到了广泛的研究。以过渡金属的单原子催化剂为代表的催化剂在催化氧还原反应上取得了巨大的进步，尤其是fe、co等元素的单原子催化剂，在性能上能够媲美贵金属催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述氯化锌与过渡金属盐TM1的投料摩尔比为100:0.5-5；所述氯化锌与三唑类配体的投料摩尔比为1:2-4。

3.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述混合溶剂中乙醇、水、N,N-二甲基甲酰胺与氨水的体积比为1:0.5-2:0.6-0.8:0.1-0.5。

4.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述三唑类配体的乙醇溶液采用液逐滴滴加的方式加...

【技术特征摘要】

1.一种双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述氯化锌与过渡金属盐tm1的投料摩尔比为100:0.5-5；所述氯化锌与三唑类配体的投料摩尔比为1:2-4。

3.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述混合溶剂中乙醇、水、n,n-二甲基甲酰胺与氨水的体积比为1:0.5-2:0.6-0.8:0.1-0.5。

4.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述三唑类配体的乙醇溶液采用液逐滴滴加的方式加入到均一透明溶液，反应过程得到的浑浊溶液离心，并用乙醇洗涤3-5次，再置于真空干燥箱中烘干得到zntm1mof前驱体。

5.根据权利要求1所述的双单原子电催化材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中所述硝酸锌和过渡金属盐tm2的投料摩尔比为100:0.5-5；所述硝酸锌和咪唑类配体的投料摩尔比为1:4-10。

6.根据权利要求1所述的双单原子电催化材...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，刘陈红，杨小丽，白正宇，张庆，李帅，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：