[發明專利]一種電催化全分解水CoZn-LDHs-ZIF@C復合結構材料及制備方法、應用

有效

• 申請號: 201910293811.8
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110075853B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 王剛;馬謙;王俊鵬;車全德;楊萍
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;C25B11/091;C25B1/04
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 陳娟

1.一種電催化全分解水CoZn-LDHs-ZIF@C復合結構材料的制備方法，其特征在于，所述的CoZn-LDHs-ZIF@C為多級結構形貌，其一級結構CoZn-LDHs為納米薄片，薄片厚度為30-50nm，二級結構為微米球，大小為15- 20μm；所述ZIF為ZIF-67和ZIF-8的復合結構，粒子尺寸為200-500nm，形貌為不規則形狀納米粒子；

所述的CoZn-LDHs-ZIF@C在不同溫度下，氬氣氣氛中煅燒后得到的電催化催化材料為CoZn-LDHs-ZIF@C-200，CoZn-LDHs-ZIF@C-250，CoZn-LDHs-ZIF@C-300，CoZn-LDHs-ZIF@C-350，CoZn-LDHs-ZIF@C-400的復合結構電催化材料；

包括如下步驟：

1）在泡沫鎳網上制備CoZn-LDHs

將0.2-0.5 mol/L的Co(NO₃)₂?6H₂O水溶液加入到0.5 mol/L的 Zn(NO₃)₂?6H₂O水溶液中，快速攪拌至完全溶解，再加入尿素，其摩爾濃度為0.01-0.04 mol/L，邊加邊攪拌，完畢后繼續攪拌1-2h得混合溶液，然后將3×3 cm²的泡沫鎳水平放置在反應釜底部，加入混合溶液，進行反應，反應結束后冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌，于60℃干燥12h，得粉色粉末均勻覆蓋在泡沫鎳表面；

2）CoZn-LDHs表面原位負載ZIF顆粒復合結構的制備

取步驟1）合成的覆蓋在泡沫鎳表面的CoZn-LDHs，大小為1×1 cm²，放置到溶解有0.1-0.5g二甲基咪唑的50mL甲醇溶液中，浸泡24-48小時，反應結束后，依次用甲醇和無水乙醇沖洗，于60℃下真空干燥12h，得到CoZn-LDHs表面負載ZIF顆粒電催化材料前驅體；

3）取步驟2）中的負載有ZIF的CoZn-LDHs樣品，將其放置于管式爐中進行煅燒，所用的氣源為高純度氬氣，煅燒時間為1-3小時。

2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述CoZn-LDHs-ZIF@C復合結構材料的比表面積為1125.1-193.0 m²/g。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中，所述Co(NO₃)₂?6H₂O與Zn(NO₃)₂?6H₂O的摩爾比:0.4-1；所述尿素水溶液濃度為0.04mol/L。

4.根據權利要求1或3所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中，所述的反應為在100-120℃下反應12-24h；所述反應為聚四氟乙烯內襯的反應釜中進行，填充度70-80%體積比。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2）中，所述二甲基咪唑的加入量為0.1g；浸泡時間為48h。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3）中，在煅燒過程中，所述氬氣的流量為10-50 mL/min；所述煅燒的條件為以5-10℃/min的升溫速率升溫至200-400℃。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的條件為以5℃/min的升溫速率升溫至300℃，煅燒3h。

8.一種如權利要求1-7任一項所述方法制備得到的CoZn-LDHs-ZIF@C復合結構材料的應用，其特征在于，該復合結構材料作為雙功能電催化材料用于電解水分解制氫、制氧。