[發明專利]一種基于COFs衍生納米碳管催化ORR反應的方法

有效

• 申請號: 202010895107.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112038647B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 陸雙龍;甘志健;杜明亮;朱罕;段芳
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

1.一種基于COFs衍生納米碳管催化ORR反應的方法，其特征在于，包括如下步驟：將共價有機框架COFs衍生納米碳管作為催化劑應用在陰極氧還原ORR反應中；其中所述的COFs衍生納米碳管的制備方法為：

(1)選擇金屬納米線作為模板，真空環境下通過溶劑熱反應在其表面原位生長COFs，得到復合材料；

(2)將步驟(1)得到的復合材料置于反應容器中，升溫至800-1000℃；之后冷卻得到碳化材料；其中，整個過程都處于惰性氣體保護下；

(3)將步驟(2)得到的碳化材料置于容器中進行酸洗，之后經過過濾、洗滌、干燥得到COFs衍生納米碳管。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將共價有機框架COFs衍生的納米碳管作為催化劑應用在陰極氧還原ORR反應中，具體是：將共價有機框架COFs衍生的納米碳管作為催化劑，溶解在溶劑中得到催化劑溶液；之后采用催化劑溶液修飾玻碳電極作為工作電極；最后將工作電極應用在催化電解水中的氧析出反應即可。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的催化劑溶液的濃度為0.001-0.01mg/μL。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的催化劑溶液的用量為10μL/0.1-0.2cm²。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的溶劑為異丙醇溶液和Nafion溶液的混合溶液；其中異丙醇溶液中異丙醇與水的體積比＝3-5:1；Nafion溶液的質量分數為4-6％；異丙醇溶液與Nafion溶液的體積比為75-85：5。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(1)具體為：

在容器中加入金屬納米線和氨基類COFs單體，并加入混合有機溶劑，混合均勻；之后加入催化劑，繼續混合均勻，得到混合溶液；將醛類COFs單體溶解在混合溶劑中，混合均勻，得到醛類COFs單體溶液；之后將醛類COFs單體溶液滴加于混合溶液中，混合均勻，再進行原位生長反應；之后洗滌、離心、干燥；即得到復合材料。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的金屬納米線為銅納米線、銀納米線中的一種；金屬納米線的直徑在15-200nm；步驟(1)所述的混合溶液中金屬納米線和混合有機溶劑的質量體積比為2-15mg/mL。

8.一種基于COFs衍生摻金屬納米碳管催化ORR反應的方法，其特征在于，包括如下步驟：將COFs衍生摻金屬納米碳管作為催化劑應用在陰極氧還原反應中；其中所述的COFs衍生摻金屬納米碳管的制備方法為共價有機框架衍生的納米碳管的制備方法的步驟(2)中進行金屬的摻雜，具體為：

(1)選擇金屬納米線作為模板，真空環境下通過溶劑熱反應在其表面原位生長COFs，得到復合材料；

(2)將步驟(1)得到的復合材料置于反應容器中，加入摻雜過渡金屬鹽和有機溶劑混合均勻，75-90℃反應，之后冷卻、洗滌、干燥，得到粉末；

(3)將步驟(2)得到的粉末置于瓷舟中，升溫至800-1000℃；之后冷卻，得到碳化材料；其中，整個過程都處于惰性氣體保護下；

(4)將步驟(3)得到的碳化材料置于反應容器中，進行酸洗，之后經過過濾、洗滌得到COFs衍生摻金屬納米碳管。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的摻雜過渡金屬鹽為乙酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、乙酰丙酮鹽中的一種或幾種。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的復合材料、摻雜金屬、有機溶劑的質量比為1：(0.5-5)：(1-3.5)。