[发明专利]以MOF为基底制备硫化钴催化剂的方法

说明书

本发明公开了以MOF为基底制备硫化钴催化剂的方法，通过调节不同煅烧时间和气氛以及原位硫化法制备的四种以MOF为前驱体的硫化钴催化剂，Co‑MOF自身含有硫和氮元素，可以不在外加硫源的条件下原位硫化，并且通过调节不同煅烧时间和气氛，利用硫在高温下升华的特点，制备出四种硫化钴，分别为CoS_1.097,Co₉S₈,Co₉S₈CoS_1.097和Co₉S₈CoS_1.097/rGO。其中复合相Co₉S₈CoS_1.097/rGO具有很好的酸性条件下电催化产氢的性质。本发明提供的制备方法安全并且简单易行，是理想的电催化产氢催化剂。

技术领域

本发明涉及电解水产氢催化剂技术领域，具体涉及通过调节不同煅烧时间和气氛以及原位硫化法制备的四种以MOF为前驱体的Co_xS_y催化剂，分别为CoS_1.097,Co₉S₈,Co₉S₈CoS_1.097和Co₉S₈CoS_1.097/rGO

背景技术

金属-有机框架(Metal-Organic Framework，MOFs)，又称为多孔配位聚合物(Porous CoordinationPolymers,PCPs)，是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔框架材料，因其高比表面积、多孔、结构可调等特性，在气体的吸附分离、催化、传感和质子传导等方面具有潜在的应用前景。参见：Nandasiri,M.I.；Jambovane,S.R.；McGrail,B.P.；Schaef,H.T.；Nune,S.K.Coord.Chem.Rev.2016,311,38-52；H.Furukawa,N.Ko,Y.B.Go,N.Aratani,S.B.Choi,E.Choi,A.Yazaydin，R.Q.Snurr,M.O'Keeffe,J.Kim,O.M.Yaghi,Science 2010,329,424.随着社会发展，对化石燃料的需求不断增加，随之而来的环境污染也不断加剧，如何在发展经济的同时保护自然环境成为亟待解决的问题。氢能因其环境友好性和高的能量密度成为未来有潜力替代化石能源的重要清洁能源。近年来，科研人员致力于探索将地球丰度高的过渡金属化合物发展成活性高的电催化分解水产氢催化剂以替代贵金属催化剂。金属有机框架材料(MOFs)的结构具有可调整、可修饰和易功能化等特点，使其在磁性、储存、分离、催化和识别等方面表现出广阔的应用前景。其次，以它们作为前驱体构筑碳基催化材料，在杂原子掺杂、粒子限域以及孔道设计方面具有独特的优势。参见：Yu,M.H.；Zhang,P.；Feng,R.；Yao,Z.Q.；Yu,Y.C.；Hu,T.L.；Bu,X.H.ACS Appl.Mater.Interfaces,2017,9:26177；Chang,Z.；Yang,D.H.；Xu,J；Hu,T.L.；Bu,X.H.Adv.Mater.,2015,27,5432；Zhong,M.；Yang,D.H.；Xie,C.C.；Zhang,Z.；Zhou,Z.；Bu,X.H.Small,2016,12,5564.

发明内容

本发明的目的在于探索以MOF为基底制备硫化钴催化剂的方法，同时也提供了一种通过改变煅烧时间和煅烧气氛制备不同复合物的方法。制得的四种硫化钴分别为CoS_1.097,Co₉S₈,Co₉S₈CoS_1.097和Co₉S₈CoS_1.097/rGO。

本发明的技术方案：