[发明专利]基于ZIF-8磷硫双掺杂的非金属双功能氧催化剂及其制备方法和应用在审
| 申请号： | 201810922744.7 | 申请日： | 2018-08-14 |
| 公开（公告）号： | CN109012749A | 公开（公告）日： | 2018-12-18 |
| 发明（设计）人： | 詹天荣;张鹏;荣皓庆;温永红;张晓 | 申请（专利权）人： | 青岛科技大学 |
| 主分类号： | B01J31/24 | 分类号： | B01J31/24;B01J35/10;C25B1/04;C25B11/04;H01M4/90 |
| 代理公司： | 青岛中天汇智知识产权代理有限公司 37241 | 代理人： | 郝团代 |
| 地址： | 266000 山*** | 国省代码： | 山东;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 磷硫 制备方法和应用 导电性 氧催化剂 双掺杂 双功能 碳材料 煅烧 催化剂 多孔骨架结构 电催化活性 电催化性能 多孔碳材料 纳米复合物 多孔结构 非金属碳 活性位点 碱性介质 能源转换 十二硫醇 低沸点 共掺杂 潜在的 氧还原 植酸钠 孔状 磷源 硫源 析氧 传导 制备 储存 金属 升华 轨道 继承 应用 | ||
1.一种基于ZIF-8磷硫双掺杂的非金属双功能氧催化剂，其特征在于所述催化剂是以ZIF-8为模板，分别将其与植酸钠溶液和十二硫醇溶液相互作用后，再将收集的白色固体高温煅烧后得到磷硫双掺杂的非金属双功能氧催化剂，记为PSpC；
所述基于ZIF-8磷硫双掺杂的非金属双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：
(a)ZIF-8的制备
将0.29g Zn(NO3)·6H2O和0.66g 2-甲基咪唑分别溶于15mL甲醇中，将温度保持在25～35℃之间，搅拌条件下将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢滴加到或快速倒入硝酸锌的甲醇溶液中，继续搅拌15min后，在相同温度下老化24h，离心收集白色沉淀，用甲醇连续洗涤3次，最后在真空干燥箱中50℃干燥12h；
(b)PSpC非金属双功能氧催化剂的制备
将步骤(a)中所得的ZIF-8研磨成粉末，取0.5g分散于10mL甲醇中，称取0.1～1.2g植酸钠和0.1～0.8g十二硫醇分别溶解在15mL无水乙醇中，先将植酸钠的乙醇分散液缓慢滴加到ZIF-8分散液中，搅拌2h后再静置24h；再在搅拌条件下将十二硫醇的乙醇分散液加入ZIF-8和植酸钠混合分散液中，搅拌2h后再静置24h，离心分离，白色沉淀用乙醇洗涤3次，在真空干燥箱中50℃干燥12h，将得到的白色粉末放于管式炉中，在氮气氛围下，以5℃/min的升温速率由室温加热到250℃，保温2h，在以同样的升温速率加热到700～1000℃，保温4h，制得非金属双功能氧催化剂PSpC。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZIF-8磷硫双掺杂的非金属双功能氧催化剂，其特征在于该催化剂中的磷源植酸钠和硫源十二硫醇来源广泛，成本较低，便于大规模生产；该催化剂中P和S掺杂均匀，催化剂的平均粒径为150～250nm，介孔碳的直径在5～7nm之间；比表面积在1514.6～1641.2m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于ZIF-8磷硫双掺杂的非金属双功能氧催化剂，其特征在于所述催化剂用于碱性燃料电池阴极氧还原反应和电解水阳极析氧反应。
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