[发明专利]一种叠氮卟啉配体及金属卟啉/碳复合材料和电解水应用

权利要求书

1.金属卟啉配合物/碳复合材料在催化电解水产氢和产氧中的应用，具体使用方式是：以铁卟啉配合物/碳复合材料和钴卟啉配合物/碳复合材料分别作为催化剂负载在电极上，以负载铁卟啉配合物/碳复合材料的电极作为阴极，以负载钴卟啉配合物/碳复合材料的电极作为阳极，在1.0mol/L KOH溶液中进行电解水；

所述铁卟啉配合物/碳复合材料是将铁金属与叠氮卟啉配体配位形成的金属卟啉配合物，与修饰炔基的碳纳米管通过叠氮-炔基环加成的方式共价连接形成；

所述钴卟啉配合物/碳复合材料是将钴金属与叠氮卟啉配体配位形成的金属卟啉配合物，与修饰炔基的碳纳米管通过叠氮-炔基环加成的方式共价连接形成；

所述叠氮卟啉配体的结构式如下所示：

2.根据权利要求1所述的金属卟啉配合物/碳复合材料在催化电解水产氢和产氧中的应用，其特征在于，所述铁卟啉配合物/碳复合材料和钴卟啉配合物/碳复合材料由下述步骤制备得到：

步骤1、制备金属卟啉配合物

将叠氮卟啉配体与金属前驱体、2,6-二甲基吡啶加入N,N-二甲基甲酰胺中，在氩气条件下50～160℃避光反应0.5～12h，反应完后分离纯化，得到结构式如下的金属卟啉配合物；

式中M代表Fe、Co中任意一种，对应的金属前驱体依次为氯化亚铁、乙酸钴；

步骤2、制备修饰炔基的碳纳米管

将碳纳米管、4-乙炔基苯胺加入盐酸中，超声分散均匀，然后在0～5℃下加入亚硝酸钠水溶液超声分散均匀，再加入铁粉，超声1～1.5h；用过量的稀硫酸去除残留的铁粉，过滤洗涤、干燥，得到修饰炔基的碳纳米管；

步骤3、制备金属卟啉配合物/碳复合材料

将修饰炔基的碳纳米管和金属卟啉配合物加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，在70～90℃条件下搅拌10～12h，得到金属卟啉/碳复合材料，即得到铁卟啉配合物/碳复合材料或钴卟啉配合物/碳复合材料。

3.根据权利要求2所述的金属卟啉配合物/碳复合材料在催化电解水产氢和产氧中的应用，其特征在于：步骤1中，所述叠氮卟啉配体与金属前驱体、2,6-二甲基吡啶的摩尔比为1:10～12:0.15～0.20。

4.根据权利要求2所述的金属卟啉配合物/碳复合材料在催化电解水产氢和产氧中的应用，其特征在于：步骤2中，所述4-乙炔基苯胺与亚硝酸钠的摩尔比为1:1～1.2，碳纳米管与4-乙炔基苯胺的质量比为1:8～12。

5.根据权利要求2所述的金属卟啉配合物/碳复合材料在催化电解水产氢和产氧中的应用，其特征在于：步骤3中，所述修饰炔基的碳纳米管和金属卟啉配合物的质量比为1:1～1.2。