[发明专利]铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、将铜氧化为氢氧化铜，然后洗涤、干燥后，得到氢氧化铜纳米线状阵列结构；所述铜选用泡沫铜；

步骤2、将步骤1得到的产物浸泡在含金属离子的甲醇溶液中，使得步骤1的产物与金属离子充分接触，金属离子充分生长于步骤1的产物上；再置于2-甲基咪唑的甲醇溶液中至固体物质由蓝色变为紫色，然后洗涤、干燥后，得到氢氧化铜自支撑纳米线状阵列结构@ZIF；所述金属离子为Co离子和Zn离子；

步骤3、将步骤2得到的产物置于含Co离子和Zn离子的乙醇溶液中，在密闭环境中进行溶剂热反应至固体物质由紫色变为灰色，得到铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料。

2.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，将铜氧化为氢氧化铜是利用氧化还原反应，氧化还原反应是将铜浸泡到氧化还原剂中至固体物质由铜黄色变为蓝色。

3.根据权利要求2所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化还原剂为NaOH和(NH₄)₂S₂O₈的水溶液，NaOH和(NH₄)₂S₂O₈的摩尔比为20:1～5，浸泡时间为10～30min。

4.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，步骤1得到的产物浸泡在含金属离子的甲醇溶液中的时间1～3h；置于2-甲基咪唑的甲醇溶液中的搅拌时间为10～30min。

5.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，金属离子与2-甲基咪唑的摩尔比为1:6～10；Co离子与Zn离子的摩尔比为2～8:2～8；2-甲基咪唑的甲醇溶液的摩尔浓度为0.2～0.6M。

6.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1和2中，洗涤用于去除反应不完全的、未反应的或生成的杂质离子；干燥用于去除孔道内的用于洗涤的溶剂分子，为金属离子的进入预留充足空间。

7.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，溶剂热反应的反应温度为100～140℃，反应时间为1～3h。

8.根据权利要求1所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，Co离子与Zn离子的摩尔比为0.5～2:1。

9.一种权利要求1-8任一所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料的制备方法得到的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料。

10.一种权利要求9所述的铜钴锌复合自支撑纳米阵列电极材料在电解水中的应用，其特征在于，将所述电极材料作为正极和负极，与碱性电解液组装成电解水装置。