一种含双齿N的多孔有机骨架-铂杂化物POP-Pt-pHx-y的制备方法及其在氧还原中的应用技术

本发明专利技术公开了一种含双齿N的多孔有机骨架‑铂杂化物POP‑Pt‑pHx‑y的制备方法及其在氧还原中的应用。通过调控前驱体溶液pH值（x=0、1.5、3、5、7）和双齿氮键与Pt离子摩尔比（y=0.5~2），将Pt螯合于多孔有机骨架（POP）框架孔隙中，制得Pt颗粒尺寸约3~4 nm且均匀分散的杂化物。该材料在0.1 mol/L KOH溶液中展现优异氧还原反应（ORR）催化性能，其中POP‑Pt‑pH1.5‑2的半波电位达0.86 V vs.RHE，H₂O₂产率＜5%，电子转移数＞3.8，8000 s稳定性测试中电流衰减≤5%。酸性条件下（0.05 mol/L硫酸）半波电位0.793 V，优于商用Pt/C。制备方法通过pH值与配位比例双重调控，实现Pt在POP框架中的高分散与催化活性优化，为锌‑空气电池等清洁能源领域提供低成本、高稳定性的ORR催化材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学催化材料，具体涉及一种含双齿 n 的多孔有机骨架-铂杂化物 pop-pt-phx-y 的制备方法及其在氧还原中的应用。

技术介绍

1、在全球能源转型与碳中和目标驱动下，燃料电池与锌-空气电池等电化学储能技术因其高效清洁特性成为研究焦点。燃料电池通过燃料与氧化剂的电化学反应直接产生电能，其中氧还原反应（orr）作为正极关键反应，其动力学迟缓问题严重制约电池效率。目前，铂（pt）基催化剂仍是燃料电池orr的“金标准”，但其高成本（占电池总成本40%以上）和稀缺性（全球储量仅约5000吨）极大限制了燃料电池的大规模商业化应用。与此同时，锌-空气电池凭借高理论能量密度（1086 wh/kg）和环境友好性，在备用电源、电动汽车等领域展现出替代传统化石能源的潜力，但其orr催化效率同样受限于缓慢的多电子转移过程。

2、多孔有机骨架材料（pofs）因可调孔道结构、高比表面积（可达5000 m²/g）及化学稳定性，为构建非贵金属orr催化剂提供了新思路。通过引入富电子基团或杂原子掺杂可优化pofs的电子结构，但其本征电导率低、活性位点不足的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1. 一种含双齿 N 的多孔有机骨架-铂杂化物 POP-Pt-pHx-y，其特征在于：以含双齿N 的多孔有机骨架（POP）为框架，通过双齿 N 与 Pt 离子配位形成杂化物，其中 x 为前驱体溶液的 pH 值，x为0~7；y 为双齿氮键与 Pt 离子的摩尔比例，取值为0.5~2。

2. 根据权利要求1所述含双齿 N 的多孔有机骨架-铂杂化物 POP-Pt-pHx-y，其特征在于： x取值为0、1.5、3、5、7；y取值为0.5、1、1.5、2。

3. 根据权利要求1所述含双齿 N 的多孔有机骨架-铂杂化物 POP-Pt-pHx-y，其特征在于：x为1~2，y为1~...

【技术特征摘要】

1. 一种含双齿 n 的多孔有机骨架-铂杂化物 pop-pt-phx-y，其特征在于：以含双齿n 的多孔有机骨架（pop）为框架，通过双齿 n 与 pt 离子配位形成杂化物，其中 x 为前驱体溶液的 ph 值，x为0~7；y 为双齿氮键与 pt 离子的摩尔比例，取值为0.5~2。

2. 根据权利要求1所述含双齿 n 的多孔有机骨架-铂杂化物 pop-pt-phx-y，其特征在于： x取值为0、1.5、3、5、7；y取值为0.5、1、1.5、2。

3. 根据权利要求1所述含双齿 n 的多孔有机骨架-铂杂化物 pop-pt-phx-y，其特征在于：x为1~2，y为1~2；所述材料pt 颗粒平均尺寸为 3~4nm。

4. 权利要求1-3任意一项所述含双齿 n 的多孔有机骨架-铂杂化物 pop-pt-phx-y的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，5,5’- 二溴 - 2,2’-联吡啶、1,3,5 - 三 (4 - 苯基硼酸频哪醇酯) 苯的摩尔量为（2-4）：（1-3），加入占5,5’-二溴 - 2,2’- 联吡啶质量4-6wt%的四(三苯基膦)钯，加入二甲基甲酰胺作为溶剂，其中5,5’- 二溴 - 2,2’- 联吡啶、1,3,5 - 三 (4 - 苯基硼酸频哪醇酯) 苯和四(三苯基膦)钯总质量的浓度为0.02~0.04 kg/l，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄妞，李冠华，李红，王凤毅，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：