[发明专利]一种双功能钴配合物材料的制备方法及其电化学性能应用

说明书

发明的金属有机配合物是在水热条件下，通过调节反应温度、时间、溶剂比及pH值以获得其适宜的合成条件，以双功能配体4‑((1氢‑1,2,4‑三氮唑‑3‑氨基)甲基)苯甲酸、七水合硫酸钴为原料合成的。所得目标化合物以单晶X射线衍射分析及红外光谱(IR)表征后，可确定其分子式为C₂₀H₂₂CoN₈O₆，同时，发明过程中还对其进行了电化学性质分析，明确了该配合物用作超级电容器电极材料在电化学储能方面的应用，在电化学储能方面表现出电容量高，可多次循环使用，电阻较低的特点，另一方面在该配合物用作电催化裂解水析氧反应电极催化剂时，可将反应过电位降低至1.595V，效能和商用二氧化钌相当，但在起始电位和催化速率上均优于商用二氧化钌，成本方面更是远低于商用二氧化钌。

技术领域

本发明涉及电化学储能及催化材料领域，尤其是基于3-氨基三氮唑苯甲酸配体的双功能钴配合物材料及其制备方法和应用。

背景技术

当今社会，由于化石燃料枯竭和环境污染，能源问题变得日益重要，一方面是采用清洁能源，比如氢气，但是目前电解水的过程中还存在种种问题，催化剂材料一直是瓶颈，另一方面需要将多余的能源储存起来以备能量不足时释放出来，比如超级电容器储能，纵观超级电容器的发展历史新型电极材料的出现往往为之带来革命性的改变，因此研究新能源材料是缓解国家能源危机的关键。近年来随着对金属有机化合物材料(MOFs)的研究逐渐深入，利用过渡金属与含氮、氧等富电子基团衍生物有机配体构筑在光、电、磁、催化等领域有潜在应用前景的杂化材料已经成为了一个新研究热点。MOFs可以提供单原子活性金属中心，不仅可以减少金属质量消耗，还可以增加电极/电解液界面，因此，MOFs具有成为新能源材料的潜力。

目前，为了提高MOFs材料在能源方面的应用，在材料中引入贵金属如钌、铂等来增强MOFs的储能或电催性能是解决此类材料在能源方面应用瓶颈的一种解决方案，但这无疑增加了材料的合成与研究成本。因此，研究廉价金属的MOFs材料并使其具有优良的电化学性能，从而增加其在实际应用转化中的可能性成为了诸多科学工作者追求的目标。因此我们发明了基于双功能配体的3-氨基三氮唑苯甲酸盐钴配合物，结构简易，成本较低，并发现该配合物材料在超级电容器及作为催化剂用作电解水的析氧反应时性能优异，具有潜在应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是提供一种新型3-氨基三氮唑苯甲酸盐钴配合物，该配合物为具有一维线型结构，可作为电化学储能及催化材料而具有潜在的应用价值。

本发明还要解决的技术问题，是提供上述配合物的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题，是提供上述配合物的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于双功能配体的3-氨基三氮唑苯甲酸盐钴配合物，其特征在于该配合物的化学名称为4-((1氢-1,2,4-三氮唑-3-氨基)甲基)苯甲酸-钴配合物。

本发明技术方案所述的配合物具有一维线状结构，配合物晶体属于单斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为：a = 6.613(5) Å，b = 7.619(5) Å，c = 11.266(5)Å, α =81.152° β= 80.301° γ = 75.865°，V = 538.8(6) ų。

本发明技术方案还提供了一种3-氨基三氮唑苯甲酸盐钴配合物的制备方法，该方法包括如下步骤：

在水和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，将4-((1氢-1,2,4-三氮唑-3-氨基)甲基)苯甲酸、硫酸钴混合后搅拌均匀得到反应液，将该反应液装入反应釜中进行100 °C、72 h的水热反应，然后降温结晶所得晶体依次经过滤、洗涤、干燥后便可得到多得到3-氨基三氮唑苯甲酸盐钴配合物的粉色晶体。