[发明专利]铟钴基双金属异质复合有机框架材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种铟钴基双金属异质复合有机框架材料的合成方法，将InCo₂‑MOF与Ni(OH)₂通过水热法进行原位复合。利用有机配体3,3′,5,5′‑偶氮苯基四甲酸、氯化铟、四水合醋酸钴在去离子水、DMA和HCl混合溶液中进行自组装得到的多孔金属有机框架材料，将合成材料组装成三电极体系进行电催化析氧和尿素氧化的测试。该金属有机框架材料合成工艺简单、结晶纯度高、产量高；并且结构新颖，孔隙率大；3,3′,5,5′‑偶氮苯基四甲酸(H₄ABTC)的掺入具有低温、安全、无有害溶剂的优点。InCo₂@Ni(OH)₂/NF双金属复合异质材料具有优越的电催化析氧,尿素氧化活性。

技术领域

本发明涉及一种以3,3′,5,5′-azobenzenetetracarboxylic acid (H₄ABTC) 3,3′,5,5′-偶氮苯基四甲酸为配体、过渡金属钴、金属铟金属中心，同时引进氢氧化镍构筑异质复合材料形成的双金属异质复合有机框架材料，其中双金属异质复合有机框架材料通过制备催化剂电极材料测试表现出优异的析氧活性和尿素氧化活性。

背景技术

氢能作为一种绿色、清洁且高效的可再生能源，成为人们关注的热点。电催化是一种既简单又高效的产氢方式，而Pt金属是一种高效产氢催化剂，但其昂贵的价格和稀少的存储量也阻碍了它的广泛应用。因此寻找一种高效、廉价和非贵金属析氢催化剂来取代昂贵的Pt材料是必然的趋势。

MOFs是金属有机骨架化合物，是由无机金属中心（金属离子或金属簇）与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成一类具有周期性网络结构的晶体多孔材料。目前，一种由金属离子或金属簇和有机配体的协调构筑成的金属有机框架材料具有极高的比表面积、可协调的孔径、孔道大小可调以及骨架成分多样性，因此被认为是一种及其重要的电催化剂。本专利中关注的出发点是合成铟钴基双金属异质复合有机框架材料进行电催化析氧，尿素氧化性能探索。

MOF衍生的纳米材料具有独特的多维结构和可调功能性能，在OER方面能表现出极好的活性。同时，MOF衍生的纳米材料具有较低的成本和更好的稳定性。然而，对MOF衍生的金属/碳材料的制备及其在催化剂中的应用仍然存在许多关键问题和挑战需要解决。目前，制备MOFs除此之外，MOFs衍生物的主要为热解，这种方法费时费力并且存在合成过程不稳定的现象，因此，开发一步合成或原位转化的方法对未来的研究具有重大的意义。除此之外，MOFs衍生物的稳定性较差，大多数MOFs衍生催化剂的结构都极易破坏，难以循环使用。因此，通过改进催化剂的合成方法、选择合适的有机配体和合适的热处理温度、减少分子团聚带来的不良影响，对未来MOF衍生纳米材料在电催化方面的应用具有重大的意义。从电催画的反应机制来讲，结构的稳定和较大的比表面积也能提供足够多的活性位点来提供场所进行反应。

除了在吸附、储存、分离和催化领域含有广泛的应用研究外，MOFs近年来被认为是CO₂RR、OER、HER等的潜在催化剂。微量掺入导电物质的方法提升材料的电催化方法是近年来流行的一种复合合成方法，掺入氢氧化镍构筑复合材料是一种比较温和提升电催化性能的方法，具有低温、安全、无有害溶剂等一系列优点，具体的操作方法是将合成出来的前驱体，与氢氧化镍在水热处理方法下构筑的复合材料对析氧反应（OER）具有很好响应的一种方法。

发明内容

本发明提供了一种以3,3′,5,5′-azobenzenetetracarboxylic acid (H₄ABTC)3,3′,5,5′-偶氮苯基四甲酸为配体、过渡金属钴金属铟为金属中心形成的双金属有机框架材料与泡沫镍上生长的氢氧化镍原位水热进行复合的合成方法。