[发明专利]一种双碳耦合过渡金属镍基量子点电催化剂及其制备方法

摘要

本发明属于材料、能源技术领域，具体为一种双碳耦合过渡金属镍基量子点电催化剂及其制备方法。采用二维镍基沸石咪唑骨架薄片/氧化石墨烯作为前驱体，通过一步低温裂解法将其原位转化为二维氮掺杂多孔碳包覆的过渡金属镍基量子点/石墨烯异质复合材料。该复合材料形成独特的多孔碳和石墨烯“双碳”耦合金属量子点结构，具有界面作用强、比表面积大、导电性高、氮掺杂和缺陷丰富以及金属量子点均匀分散等特点；作为双功能电催化剂，用于析氢反应和析氧反应时，显示出优异的电催化活性和稳定性；是一种高效、经济的新型全水分解电催化剂。本发明制备工艺简单，成本低廉，可以实现大规模制备。

主权项

1.一种双碳耦合过渡金属镍基量子点复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）采用共沉淀法制备复合氧化石墨烯的二维超薄镍基沸石咪唑骨架薄片前驱体：称取200 ~ 400 mg的六水合硝酸镍溶解在5 ~15 mL的甲醇溶液中，将上述溶液与10~20 mL的氧化石墨烯悬浊液充分混合，搅拌15 ~ 25 min ；将含300~400 mg的2‑甲基咪唑甲醇溶液加入到上述混合液中，在室温下搅拌8 ~ 15 min；随后将混合液转移至高压灭菌器中，放置于170 ~ 190 ℃的恒温箱中，反应4 ~ 8 h，室温冷却，将产物离心分离，用去离子水清洗3~4次；最后将产物置于−55~ −65 ℃的冷冻干燥机中，冷冻干燥40 ~ 50 h，所得产物记为 2D Ni‑ZIF@GO；（2）双碳耦合过渡金属镍基量子点复合材料的制备：称取适量2D Ni‑ZIF@G前驱体，置于瓷舟中，将瓷舟放进管式炉中，通入氩气，以2 ~ 4℃/min的速度加热至300 ~ 600 ℃，在此温度下保温1.5 ~ 3.0 h，即得到目标产物，记为Ni@NC@NG。