[发明专利]用于析氧反应的磺化聚苯并咪唑基电催化剂及其制备方法

权利要求书

1.用于析氧反应的磺化聚苯并咪唑基电催化剂，其特征在于：以含有重复结构单元的磺化聚苯并咪唑为基体，以过渡金属为配体，通过苯环有效的π-π堆积和强大的氢键作用将过渡金属离子锚定在聚合物基体表面；

；

X₁为氢、锂、钠、钾或镁离子；

X₂的结构如下：

；

磺化聚苯并咪唑的重复结构单元中包含一种及以上X₂结构。

2.一种用于析氧反应的磺化聚苯并咪唑基电催化剂的制备方法，其特征在于采用了直接缩聚法和浸渍-退火处理，具体步骤如下：

（1）磺化聚苯并咪唑的制备，将3, 3' -二氨基联苯胺、4, 4'-二羧基二苯醚和3, 3' -二磺酸钠-4, 4' -二羧基联苯进行聚合后，抽滤、盐浸、水洗，最后真空干燥即得磺化聚苯并咪唑 sPBI；

（2）前驱体的制备，将sPBI研磨成粉末后加入到超声处理过的Co(OAc)₂溶液中，水热蒸发，真空干燥后即得前驱体 Co/sPBI Pre；

（3）纳米颗粒催化剂的制备方法包括将Co/sPBI Pre在N₂氛围下通过管式炉进行退火处理即得纳米颗粒催化剂 Co/sPBI NPs。

3.根据权利要求2所述的用于析氧反应的磺化聚苯并咪唑基电催化剂的制备方法，其特征在于：3, 3' -二磺酸钠-4, 4' -二羧基联苯物质的量浓度为3, 3' -二氨基联苯胺物质的量浓度的60 %；盐浸使用的溶液为浓度为5 wt %的Na₂CO₃溶液，浸泡时间为24 h；真空干燥温度为100 ℃，干燥时间为36 h。

4.根据权利要求2所述的用于析氧反应的磺化聚苯并咪唑基电催化剂的制备方法，其特征在于：Co元素占sPBI的质量百分比分别为0.2、0.4、0.6；超声处理的功率值为1500 W，90 %能量输出值下超声15 min；水热蒸发温度为60 ℃；真空干燥温度为80 ℃，干燥时间为24 h。

5.根据权利要求2所述的用于析氧反应的磺化聚苯并咪唑基电催化剂的制备方法，其特征在于：退火温度分别为800 ℃、850 ℃和900 ℃，退火时间为3 h，升温速率为6 ℃/min。