[發(fā)明專利]一種新型CoZn雙金屬MOF材料與聚苯胺復合電極材料的制備方法

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• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110767911A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設計）人: 羅士平;朱仕超;謝愛娟;魏冰雁;陶祥;張江輝;彭文豪;劉忠翔
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M4/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于燃料電池領域，涉及一種新型CoZn雙金屬MOF材料與聚苯胺復合電極材料的制備方法。本發(fā)明先通過溶劑熱法合成CoZn雙金屬MOF材料，再在苯胺單體氧化形成PANI導電聚合物過程中加入MOF材料，最終通過原位聚合法制備出CoZn雙金屬MOF/聚苯胺電極復合材料。本發(fā)明的有意效益是制備出價格低廉、性能良好的新型電極材料，從而降低對傳統(tǒng)貴金屬電極材料的過度依賴性。

技術領域

本發(fā)明屬于燃料電池領域，涉及一種新型CoZn雙金屬MOF材料與聚苯胺復合電極材料的制備方法。

背景技術

燃料電池技術作為繼熱能發(fā)電、水力發(fā)電和原子能發(fā)電的第四代發(fā)電技術，可直接將燃料的化學能轉換成電能。由于燃料電池是通過電化學反應，而電極材料作為燃料電池能量轉化的反應場所，對燃料電池整體的電性能有著至關重要的作用。在種類繁多的電極材料中，由于金屬有機骨架材料擁有優(yōu)異的比表面積、獨特的孔隙結構和優(yōu)異的電化學活性，而成為新電極材料研究領域令人矚目的熱點。此外，導電高分子聚苯胺材料由于其原料成本低廉、制備方法簡便和導電性能高等優(yōu)點，被認為是用于工業(yè)化生產(chǎn)的最有前途的導電聚合物，所以在燃料電池電極材料領域有著廣闊的應用前景。MOF材料不僅可以為導電聚合物材料聚苯胺提供結構支撐，更為重要的是，還可以為其提供較大的比表面積以及更多的吸附位點。相反，聚苯胺也可以有效地增加復合材料的導電性，二者相輔相成，因此制備MOF/PANI復合電極材料成為燃料電池電極材料研究的熱點領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是提供一種新型CoZn雙金屬MOF材料與聚苯胺復合電極材料的制備方法，其制備步驟如下：

（1）CoZn雙金屬MOF材料的制備：量取N,N-二甲基甲酰胺32mL、無水乙醇2mL和去離子水2mL于100mL燒杯中，用玻璃棒充分攪拌后，再向溶液中加入有機配體對苯二甲酸0.1g，超聲條件下均勻混合20min。隨后向上述混合溶液中加入六水合硝酸鈷0.1g和二水合乙酸鋅0.1g，并將所得溶液在常溫下使用磁力攪拌器均勻混合30min。然后將上述步驟所制得的混合溶液轉移至以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱反應釜中，在烘箱為140℃的高溫環(huán)境下反應48h后冷卻至室溫，將反應釜內(nèi)溶液離心處理，所得的固體沉淀物用無水乙醇和去離子水分別洗滌3到4次，然后置于玻璃培養(yǎng)皿中放入烘箱60℃的環(huán)境下干燥得到產(chǎn)物CoZn雙金屬MOF材料；

（2）CoZn雙金屬MOF/聚苯胺復合材料的制備：首先將0.7g對甲苯磺酸溶于50mL去離子水中，再加入2mL苯胺和一定質(zhì)量的CoZn雙金屬MOF材料，在冰水浴的條件下，磁力攪拌充分混合2h。然后將4.5g過硫酸銨緩慢加入上述溶液中，在室溫中磁力攪6h。該反應溶液的顏色也會從無色變?yōu)槟G色，然后將得到的產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別洗滌3到4次后用真空泵抽濾，再將得到的濾餅置于烘箱中在60℃下干燥3h，最后在瑪瑙研缽中研磨得到CoZn雙金屬MOF/聚苯胺電極復合材料。

進一步，所述步驟（1）中金屬有機骨架材料制備的有機配體為對苯二甲酸，其用量為0.1~0.5g。

進一步，所述步驟（2）中聚苯胺的酸性條件所用試劑為對甲苯磺酸，其用量為0.5~1.0g。

附圖說明

圖1為CoZn雙金屬MOF/聚苯胺電極復合材料的掃描電鏡圖。

具體實施方式

現(xiàn)在結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。

實施例一：

新型CoZn雙金屬MOF材料與聚苯胺復合電極材料的制備方法,包括以下步驟：