[发明专利]基于ZIF-67和导电石墨烯的硫掺杂的双功能氧催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于ZIF‑67（沸石咪唑酯骨架结构材料）和导电石墨烯的硫掺杂的双功能氧催化剂的制备方法，属于锌‑空电池催化剂技术领域。以ZIF‑67为模板，加入一定量导电石墨烯，硫代乙酰胺为硫源，通过一步溶剂热合成法，并在惰性气氛下煅烧，制备出碳孔状纳米复合物，该碳材料继承了ZIF的多孔结构，有效的提高催化剂的比表面积，导电石墨烯和硫源的加入，增加了活性位点、材料的比表面积以及材料的导电性，更有利于电子的传导。所得催化剂在碱性介质中具有良好的氧还原（ORR）和氧析出（OER）电催化活性，这种双功能氧催化剂电催化性能得到了提升，在能源转换和储存领域具有潜在的应用价值。

主权项

1.一种基于ZIF‑67和导电石墨烯的硫掺杂的双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于：以ZIF‑67为模板，分别将其与导电石墨烯和硫代乙酰胺相互作用后，再将收集的黑色固体粉末高温煅烧后得到的复合双功能电催化剂，记为Co₉S₈/S‑GN，步骤具体如下：（1）前驱体ZIF‑67的制备：称取质量比为1:1.5~2的六水硝酸钴和二甲基咪唑，将两者分别溶于相同体积的无水甲醇中，将上述溶液混合均匀并超声15min，然后将超声好的混合溶液静置，沉化5~6h，收集沉淀物，并用无水甲醇洗涤沉淀多次，再将沉淀物分散在无水乙醇中备用，即得ZIF‑67；（2）Co₉S₈/S‑GN双功能催化剂的制备：称取一定量的导电石墨烯，超声分散在无水甲醇中，并量取上述制备好的ZIF‑67，加到上述溶液中超声10min，再称取一定量的硫代乙酰胺溶于无水乙醇中，所述硫代乙酰胺与步骤（1）中的六水硝酸钴质量比为1:3.5，并缓慢加入到上述混合溶液中，搅拌5min；将搅拌均匀的混合溶液在180℃的反应釜中加热3h，待反应釜降至室温时，用无水乙醇洗涤反应沉淀物多次，最后将洗涤后的沉淀在60℃烘箱中进行干燥，将干燥好的黑色粉末在氮气保护下，于550℃高温煅烧得到Co₉S₈/S‑GN锌‑空电池催化剂。