[發(fā)明專利]一鍋法制備具有雙功能電催化活性的基于雜多酸雜化材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810396869.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN108722487B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周萬里;鄭艷萍;魏軒;袁剛;郝向榮;付立海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通化師范學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;B01J37/10;B01J27/188
• 代理公司: 北京國翰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11696
• 代理人: 衛(wèi)翠婷

本發(fā)明公開了一鍋法制備具有雙功能電催化活性的基于雜多酸雜化材料，是將由雜多酸、過渡金屬硝酸鹽、氮雜環(huán)配體和水組成的起始混合物進(jìn)行水熱處理以獲得雜化材料。有益效果為：本發(fā)明所公布的基于雜多酸雜化材料的制備條件易于控制，操作簡單，成本低廉，解決了現(xiàn)有制備條件苛刻和設(shè)備要求高的問題，且制備的基于雜多酸雜化材料具有雙功能電催化活性，催化活性強(qiáng)，反應(yīng)選擇性高；該方法不僅是制備多酸化合物的有效方法，而且對(duì)表征、發(fā)現(xiàn)新型化合物，對(duì)了解溶液中的多陰離子狀態(tài)、區(qū)分異構(gòu)體、對(duì)未知多酸的碳酸等，都具有極重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電催化材料合成領(lǐng)域，尤其是涉及一鍋法制備具有雙功能電催化活性的基于雜多酸雜化材料。

技術(shù)背景

雜多酸是一種組分可調(diào)、尺寸可控的金屬氧簇。作為重要的無機(jī)建筑單元，雜多酸已經(jīng)廣泛用于構(gòu)筑功能性的有機(jī)無機(jī)雜化材料，其兼顧多酸和金屬有機(jī)化合物的優(yōu)點(diǎn)。雜多酸具有接受、贈(zèng)予和存儲(chǔ)電子的本能而在電子活性材料方面得到廣泛的應(yīng)用，故被稱為“電子海綿”。前期的工作主要集中于對(duì)多酸的單一電催化活性的研究，也就是氧化電催化活性或還原電催化活性。對(duì)于多酸雙功能電催化活性性能是渴望的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一鍋法制備具有雙功能電催化活性的基于雜多酸雜化材料，把雜多酸和過渡金屬配合物結(jié)合起來發(fā)揮二者協(xié)同催化效應(yīng)，提供一種操作簡便，成本低，對(duì)生產(chǎn)條件和設(shè)備要求不高具有雙功能電催化活性的基于雜多酸雜化材料的方法。

本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：基于雜多酸雜化材料的制備方法，是將由雜多酸、過渡金屬硝酸鹽、氮雜環(huán)配體和雙蒸水組成的起始混合物進(jìn)行水熱處理以獲得雜多酸雜化材料，雜多酸雜化材料具有較好的對(duì)亞硝酸鹽的還原和對(duì)抗壞血酸氧化雙功能電催化活性；雜多酸雜化材料制備條件易于控制，操作簡單，成本低廉，解決了現(xiàn)有制備條件苛刻和設(shè)備要求高的問題，且制備的基于雜多酸雜化材料具有雙功能電催化活性，催化活性強(qiáng)，反應(yīng)選擇性高。

作為優(yōu)選，雜多酸雜化材料的制備方法中，雜多酸的用量為0.236～0.3025g，過渡金屬硝酸鹽的用量為0.102～0.2623g，氮雜環(huán)配體的用量為0.0428～0.05g，雙蒸水的用量為7～10g；該條件下，原料的利用率高，反應(yīng)所得的混合物中雜化材料的含量高，且反應(yīng)所產(chǎn)生的廢水少，既節(jié)約了成本，又對(duì)水體環(huán)境友好。

作為優(yōu)選，水熱處理是在155～160℃下處理5～6d；經(jīng)適當(dāng)條件下的水熱處理后，所制備的基于雜多酸的雜化材料的尺寸恰當(dāng)，具有良好的溶解度，提高了其在催化反應(yīng)中的分散性，增加了其與反應(yīng)原料的接觸面積。

作為優(yōu)選，雜多酸選自K₄[α-SiW₁₂O₄₀]·17H₂O、α-SiW₁₂和α-K₄Na[BW₁₁O₃₉]；本條件下，制備的基于雜多酸的雜化材料具有良好的水熱穩(wěn)定性，提高了雜化材料在催化反應(yīng)過程中的循環(huán)使用率。

作為優(yōu)選，過渡金屬硝酸鹽選自Cu(NO₃)₂·4H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O；制備的基于雜多酸的雜化材料具有優(yōu)良的催化功能和磁性，使雜化材料能夠廣泛應(yīng)用于有機(jī)反應(yīng)催化、電催化、磁性材料等領(lǐng)域，大大提高了雜化材料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

作為優(yōu)選，氮雜環(huán)配體選自1,3,5-三咪唑基苯和3,5-咪唑基吡啶；本條件下，被修飾的多酸衍生物能夠利用修飾的活性基團(tuán)進(jìn)一步拓展連接，進(jìn)而構(gòu)建更加復(fù)雜的高維度分子框架。