[发明专利]单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明属于催化剂制备领域，公开了一种单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备方法，经过先制备单孔共价有机框架化合物，再与十二烷基硫酸钠、金属盐溶于超纯水水中等步骤即得催化剂；另一种单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备方法，经过先制备单孔共价有机框架化合物，再与金属盐溶于超纯水水中等步骤即得催化剂。本发明的制备方法简单，成本低廉。本发明的制备方法适用于制备单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂，所制的单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂适用于工业电催化析氢反应中制备氢。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，涉及一种析氢催化剂的制备方法，具体地说是一种单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备方法与应用。

背景技术

新能源产业的快速发展，电催化能源转化和存储技术在取代化石能源、减少碳排放、获得高附加值化学品方面发挥了重要的作用。电催化剂，是用于在电解器中催化水分解为氢气与氧气的反应的一种特殊催化剂，这一反应生成的氢气可以存储，并随时可以再次转化为电能，整个过程中唯一的副产品就是电解水，还可以被再利用，堪称最绿色的能源系统。优异的电催化材料是实现该技术的关键因素，而金属铂是制氢过程中催化效果最好的催化剂，这是由于金属铂具有最佳的H⁺吸附和解吸能力，但是由于金属铂在自然界中资源匮乏且价格昂贵，导致金属铂作为催化剂并未在工业生产中得到很好的发展。因此，设计和发展新型电催化剂并提高其电催化性能是目前电催化能源转化的当务之急。

发明内容

本发明的目的，是要提供单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备方法，以制备能够替代贵金属铂而应用于工业生产的电催化析氢的催化剂，从而降低电催化析氢反应的成本。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方法如下：

一种单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备方法，按照以下步骤进行：

(a1)单孔共价有机框架化合物的制备

将无水氯化锌和2,2'-联吡啶-5,5'-二甲腈加入容器中，对容器进行抽气，然后将容器于脱气状态下密封；将密封的容器于室温梯度升温后反应，再冷却至室温后，打开容器，得到反应物A；将反应物A研磨成粉末后，去除氯化锌，得到黑色粉末B；将黑色粉末B淋洗后，干燥，即得单孔共价有机框架化合物；

(a2)单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂的制备

将单孔共价有机框架化合物、十二烷基硫酸钠、NiCl₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、CuCl₂·2H₂O、醋酸钯和氯铂酸溶于超纯水水中，形成均匀溶液C，再滴入氢氧化钠水溶液，形成均匀溶液D，之后再加入磷酸二氢钠形成均匀溶液E；将均匀溶液E转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，反应即得到单孔共价有机框架化合物与金属团簇复合材料，再去除无用离子，真空干燥，即得单孔共价有机框架化合物与金属复合析氢催化剂。

作为限定：步骤(a1)中对容器抽气采用真空泵抽气，且保持5-10min；密封容器的升温方式为置于管式炉中升温，从室温梯度升温加热至400-600℃，且保持 30-40h；去除氯化锌的方式为采用去离子水洗至少三次来移除氯化锌，再用稀酸在室温条件下搅拌10-20h进一步去除氯化锌之后，过滤；淋洗方式为先用去离子水淋洗至少三次，再用有机溶剂淋洗至少三次；干燥方式为将黑色粉末B放入真空烘箱， 100-150℃下干燥20-30h。

作为进一步限定：步骤(a1)稀酸为0.1mol/L的盐酸或者硫酸；有机溶剂为丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷中的至少一种。