[发明专利]一种Co-B/Co-MOF纳米材料及其制法与应用

说明书

本发明公开了一种Co‑B/Co‑MOF纳米材料及其制法与应用，该Co‑B/Co‑MOF纳米材料是包括将六水硝酸钴、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于DMF、水和乙醇的混合溶液中作为前驱体溶液，通过溶剂热法合成二维片状的Co‑MOF材料，再以硼氢化钠为硼源，在室温下将Co‑MOF材料硼化后在其表面获得了异质结结构。该工艺过程简便、原料廉价，在Co‑MOF材料表面硼化的异质结结构提供了一种关于MOF的表面衍生处理方式，并形成了片上长片的结构，在电催化析氧中表现出优异的性能。此二次生长的片有无定形结构和晶相结构，通过晶相与非晶相的有效结合，调控了界面效应，实现高效电催化水氧化。

技术领域

本发明涉及一种Co-B/Co-MOF纳米材料及其制法与应用，属于能源材料领域。

背景技术

金属有机框架(MOF)具有周期性结构单元和易于接近的活性位点的结构特征，被广泛应用于光电催化及传感、能源利用与转换领域中，表面衍生可以利用MOF的多孔结构和更具活性的MOF衍生物，以及MOF与衍生物界面的优化电子结构的优势，这更有利于电催化动力学。已报道的在Ni-ZIF表面进行硼化修饰(Adv Energy Mater,2019,10(3):1902714)和在Co-MOF表面进行磷化处理(Angew,2019,131(14))，这主要受基本活性MOF和表面衍生方法的限制，活性位点有限。面向高效OER的MOF有效而温和的表面衍生方法的设计和合成仍有巨大前景和挑战。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种Co-B/Co-MOF纳米材料。本发明第二目的是提供一种Co-B/Co-MOF纳米材料的制备方法。本发明第三目的是提供该Co-B/Co-MOF纳米材料在电催化析氧中的应用。

技术方案：本发明所述一种Co-B/Co-MOF纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将六水硝酸钴、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于DMF的乙醇水溶液中得到前驱体溶液，在前驱体溶液中插入用酸液处理的钛网，通过溶剂热法合成二维片状的Co-MOF材料；所述DMF的乙醇水溶液为DMF、乙醇和水的混合溶液。

(2)(2)将二维的Co-MOF浸泡在硼氢化钠和氢氧化钾的混合溶液中，在Co-MOF表面制备Co-B异质结结构，得到Co-B/Co-MOF纳米材料。

进一步地，步骤(1)中，所述六水硝酸钴、对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为31:9:50～100。

进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为3000～36000。

进一步地，步骤(1)中，所述DMF的乙醇水溶液中DMF、水和乙醇的体积比为1～1.3:1:1。

进一步地，步骤(1)中，所述溶剂热法的温度为80～100℃，溶剂热法的反应时间为30～60h，。

进一步地，步骤(1)中，所述钛网是采用酸液在100℃下处理20～70min。

进一步的，在前驱体溶液中，钛网处理的时间的不同，其目的是为了提高MOF在钛网上的负载量。

进一步地，步骤(2)中，所述硼氢化钠和氢氧化钾的摩尔比为1～0.5:0.33。

进一步地，步骤(2)中，所述浸泡的时间为30～60min。

本发明所述的制备方法得到的Co-B/Co-MOF纳米材料。

本发明所述Co-B/Co-MOF纳米材料在电催化析氧中的应用。