[發明專利]一種Co-B/Co-MOF納米材料及其制法與應用

有效

• 申請號: 202110638314.4
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113463125B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 田靜琦;張星秀
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C25B11/095
• 分類號: C25B11/095;C25B1/04;B82Y30/00;B82Y40/00;C08G83/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種Co?B/Co?MOF納米材料及其制法與應用，該Co?B/Co?MOF納米材料是包括將六水硝酸鈷、對苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于DMF、水和乙醇的混合溶液中作為前驅體溶液，通過溶劑熱法合成二維片狀的Co?MOF材料，再以硼氫化鈉為硼源，在室溫下將Co?MOF材料硼化后在其表面獲得了異質結結構。該工藝過程簡便、原料廉價，在Co?MOF材料表面硼化的異質結結構提供了一種關于MOF的表面衍生處理方式，并形成了片上長片的結構，在電催化析氧中表現出優異的性能。此二次生長的片有無定形結構和晶相結構，通過晶相與非晶相的有效結合，調控了界面效應，實現高效電催化水氧化。

技術領域

本發明涉及一種Co-B/Co-MOF納米材料及其制法與應用，屬于能源材料領域。

背景技術

金屬有機框架(MOF)具有周期性結構單元和易于接近的活性位點的結構特征，被廣泛應用于光電催化及傳感、能源利用與轉換領域中，表面衍生可以利用MOF的多孔結構和更具活性的MOF衍生物，以及MOF與衍生物界面的優化電子結構的優勢，這更有利于電催化動力學。已報道的在Ni-ZIF表面進行硼化修飾(Adv Energy Mater,2019,10(3):1902714)和在Co-MOF表面進行磷化處理(Angew,2019,131(14))，這主要受基本活性MOF和表面衍生方法的限制，活性位點有限。面向高效OER的MOF有效而溫和的表面衍生方法的設計和合成仍有巨大前景和挑戰。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的是提供一種Co-B/Co-MOF納米材料。本發明第二目的是提供一種Co-B/Co-MOF納米材料的制備方法。本發明第三目的是提供該Co-B/Co-MOF納米材料在電催化析氧中的應用。

技術方案：本發明所述一種Co-B/Co-MOF納米材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將六水硝酸鈷、對苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于DMF的乙醇水溶液中得到前驅體溶液，在前驅體溶液中插入用酸液處理的鈦網，通過溶劑熱法合成二維片狀的Co-MOF材料；所述DMF的乙醇水溶液為DMF、乙醇和水的混合溶液。

(2)(2)將二維的Co-MOF浸泡在硼氫化鈉和氫氧化鉀的混合溶液中，在Co-MOF表面制備Co-B異質結結構，得到Co-B/Co-MOF納米材料。

進一步地，步驟(1)中，所述六水硝酸鈷、對苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮的質量比為31:9:50～100。

進一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮分子量為3000～36000。

進一步地，步驟(1)中，所述DMF的乙醇水溶液中DMF、水和乙醇的體積比為1～1.3:1:1。

進一步地，步驟(1)中，所述溶劑熱法的溫度為80～100℃，溶劑熱法的反應時間為30～60h，。

進一步地，步驟(1)中，所述鈦網是采用酸液在100℃下處理20～70min。

進一步的，在前驅體溶液中，鈦網處理的時間的不同，其目的是為了提高MOF在鈦網上的負載量。

進一步地，步驟(2)中，所述硼氫化鈉和氫氧化鉀的摩爾比為1～0.5:0.33。

進一步地，步驟(2)中，所述浸泡的時間為30～60min。

本發明所述的制備方法得到的Co-B/Co-MOF納米材料。

本發明所述Co-B/Co-MOF納米材料在電催化析氧中的應用。