CN106229518A - 一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法 - Google Patents

一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106229518A
CN106229518A CN201610596011.XA CN201610596011A CN106229518A CN 106229518 A CN106229518 A CN 106229518A CN 201610596011 A CN201610596011 A CN 201610596011A CN 106229518 A CN106229518 A CN 106229518A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cos
zns
preparation
eelctro
znco
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610596011.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106229518B (zh
Inventor
白金泉
郭瑞梅
豆义波
兰蒙
李建荣
谢亚勃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201610596011.XA priority Critical patent/CN106229518B/zh
Publication of CN106229518A publication Critical patent/CN106229518A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106229518B publication Critical patent/CN106229518B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法，属于电催化材料合成技术领域。以ZIF‑ZnCo为模板，硫代乙酰胺为硫源，在硫代乙酰胺的乙醇溶液中经回流反应得到具有优异电催化性能的空心多面体ZnS/CoS材料。基于该催化剂具有较高的比表面积、较低的密度和较低的热扩散系数，因此表现出良好的电催化活性。

Description

一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备 方法
技术领域
本发明属于电催化材料合成技术领域，具体涉及一种以沸石咪唑酯骨架结构材料(Zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)为模板构筑具有空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法。
研究背景
随着化石能源的过度开采和加剧消耗，能源危机和环境污染备受人们关注。目前开发清洁低碳的新型氢能源来缓解当前的能源环境危机，对于发展国民经济、实现可持续发展具有重大意义。目前，催化剂电解水制氢被认为是有效途径之一。研究表明空心纳米结构的电催化剂由于具有较高的比表面积、较低的密度、较低的热扩散系数，相比于块体实心结构材料具有更优异的电催化性能。然而，通常空心结构的电催化剂的合成方法较为繁琐复杂，成本较高，抑制了该类催化剂的实际应用。因此如何发展构筑空心结构电催化剂的制备方法依然面临诸多挑战。
金属-有机骨架化合物(Metal-organic frameworks，MOFs)是一种新型多孔材料，它是由金属离子或离子簇与含氮、氧等的有机配体自组装而成的具有特殊孔道结构的材料。其中沸石咪唑酯骨架结构材料是由金属离子和咪唑或者咪唑类衍生物配位而成的结构相对稳定的MOFs之一。近年来，ZIFs及其衍生物构筑的电催化材料逐渐被应用在电化学储能与转换领域。特别是通过焙烧制备的多孔碳或者氧化物逐渐被证明具有良好的电催化活性。但是，基于MOFs构筑的空心结构衍生物依然少见报道，限制了MOFs的实际应用。因此，如何构筑具有稳定空心结构的MOFs衍生物仍然面临诸多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种以双金属ZIF-ZnCo为模板构筑具有优异电催化性能的空心多面体ZnS/CoS材料。
主要包括以下步骤：
(1)ZIF-ZnCo的合成:在室温搅拌状态下，将2-甲基咪唑、六水合硝酸钴和六水合硝酸锌溶于甲醇，室温静置12～36h，混合液离心后用甲醇洗涤、活化，真空干燥，得ZIF-ZnCo；
(2)ZnS/CoS的制备：将步骤(1)所得ZIF-ZnCo溶于硫代乙酰胺的乙醇溶液中，在50～80℃条件下回流1～3h，反应后的混合溶液离心分离后，用无水乙醇洗涤、真空干燥，得ZnS/CoS。
步骤(1)中2-甲基咪唑、六水合硝酸钴和六水合硝酸锌的摩尔比优选为40:9:9，室温静置时间为12～36h。
步骤(2)中硫代乙酰胺的浓度优选为0.06mol/L，硫化温度为50～80℃，硫化时间为1～3h。
本发明以ZIF-ZnCo为模板，硫代乙酰胺为硫源，在乙醇溶液中经回流反应得到具有优异电催化性能的空心多面体ZnS/CoS材料。本发明制备方法简单、成本较低。制备的电催化剂具有较高的比表面积、较低的密度和较低的热扩散系数，因此表现出良好的电催化活性。
附图说明
图1为本发明实例中ZnS/CoS的扫描电镜示意图。
图2为本发明实例中ZnS/CoS的透射电镜示意图。
图3为本发明实例中ZnS/CoS的氮气吸附脱附曲线图。
图4为本发明实例中ZnS/CoS的电化学性能图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
第一步：在室温搅拌状态下，称取0.656g 2-甲基咪唑、0.249g六水合硝酸钴和0.257g六水合硝酸锌溶解于50mL甲醇，室温静置24h，混合液离心后用甲醇洗涤、活化，60℃下真空干燥8h，得ZIF-ZnCo。
第二步：称取40mg步骤一中制备的ZIF-ZnCo、0.187g硫代乙酰胺溶于40mL无水乙醇溶液中，70℃回流1.5h，反应后的混合溶液离心分离后，用无水乙醇洗涤、60℃下真空干燥8h，得ZnS/CoS。
实施例2
第一步：在室温搅拌状态下，称取0.656g 2-甲基咪唑、0.249g六水合硝酸钴和0.257g六水合硝酸锌溶解于50mL甲醇，室温静置36h，混合液离心后用甲醇洗涤、活化，60℃下真空干燥8h，得ZIF-ZnCo；
第二步：称取40mg步骤一中制备的ZIF-ZnCo、0.2g硫代乙酰胺溶于40mL无水乙醇溶液中，70℃回流2h，反应后的混合溶液离心分离后，用无水乙醇洗涤、60℃下真空干燥8h，得ZnS/CoS。
上述实施例所得的材料的测试结果相同，具体见下述：
由图1可知ZnS/CoS保持了ZIF-ZnCo的菱形十二面体形貌，尺寸为300～400nm。
由图2可知ZnS/CoS具有良好的空心多面体结构。
由图3氮气吸附脱附曲线可知ZnS/CoS的比表面积为～72m2/g。
图4中曲线为ZnS/CoS在1mol/L的氢氧化钾电解液中，扫描速度为20mV/s的线性扫描伏安曲线(LSV)。
上述内容为本发明的较佳实例而已，但本发明不应局限于该实例所公开内容。所以凡不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)ZIF-ZnCo的合成:在室温搅拌状态下，将2-甲基咪唑、六水合硝酸钴和六水合硝酸锌溶于甲醇，室温静置12～36h，混合液离心后用甲醇洗涤、活化，真空干燥，得ZIF-ZnCo；
(2)ZnS/CoS的制备：将步骤(1)所得ZIF-ZnCo溶于硫代乙酰胺的乙醇溶液中，在50～80℃条件下回流1～3h，反应后的混合溶液离心分离后，用无水乙醇洗涤、真空干燥，得ZnS/CoS。
2.按照权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)中2-甲基咪唑、六水合硝酸钴和六水合硝酸锌的摩尔比优选为40:9:9。
3.按照权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(2)中硫代乙酰胺的浓度为0.06mol/L。
4.按照权利要求1-3任一项方法制备得到的空心多面体ZnS/CoS电催化剂。
CN201610596011.XA 2016-07-26 2016-07-26 一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法 Expired - Fee Related CN106229518B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610596011.XA CN106229518B (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610596011.XA CN106229518B (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106229518A true CN106229518A (zh) 2016-12-14
CN106229518B CN106229518B (zh) 2018-11-30

Family

ID=57532959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610596011.XA Expired - Fee Related CN106229518B (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106229518B (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106622291A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 南开大学 一种制备氧化锌/硫化锌纳米异质结光催化剂的方法
CN106654221A (zh) * 2017-01-14 2017-05-10 复旦大学 用于锂离子电池负极的三维多孔碳包覆硒化锌材料及其制备方法
CN106861637A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 丽水学院 一种使用锌元素掺杂提高zif‑67水中稳定性的方法
CN107597162A (zh) * 2017-09-05 2018-01-19 中山大学 一种具有双功能氧催化性能的富含CNTs和Co颗粒的氮掺杂碳材料及其制备方法和应用
CN107749483A (zh) * 2017-06-12 2018-03-02 中国科学技术大学 一种用于氢空燃料电池阴极材料的催化剂及其制备方法
CN107805495A (zh) * 2017-09-18 2018-03-16 上海师范大学 高亮度锌锰硫化物纳米荧光粉的制备方法
CN108525679A (zh) * 2018-05-22 2018-09-14 南开大学 一种以金属有机框架为前驱体制备硫化锌量子点与还原氧化石墨烯复合物的方法
CN108570321A (zh) * 2018-05-22 2018-09-25 南开大学 一种以金属有机框架为前驱体制备金属硫化物量子点的方法
CN108630947A (zh) * 2017-03-15 2018-10-09 中国科学院福建物质结构研究所 一种可充式锌-空气电池的硫化钴/碳纳米催化剂的制备方法
CN108706573A (zh) * 2018-08-20 2018-10-26 南京大学 一种可高效活化过硫酸盐的石墨烯基中空硫化钴纳米晶及其制备方法
CN108767276A (zh) * 2018-05-16 2018-11-06 陕西科技大学 一种锂氧电池氮掺杂多孔碳@钴基催化剂纳米笼复合材料的制备方法
CN109133014A (zh) * 2018-06-13 2019-01-04 青岛大学 一种CoN3@N-C复合电催化剂的制备方法
CN110010915A (zh) * 2019-04-10 2019-07-12 南京邮电大学 一种锂空气电池正极材料及其制备方法、锂空气电池
CN110508324A (zh) * 2019-09-16 2019-11-29 温州涂屋信息科技有限公司 一种Co-Zn双金属有机骨架电催化析氧材料及其制法
CN112366298A (zh) * 2020-10-19 2021-02-12 杭州职业技术学院 碳组装硫化锌硫化钴空心纳米多面体框架材料及其制备和应用
CN112701284A (zh) * 2020-12-29 2021-04-23 杭州职业技术学院 碳包覆硫化锌@碳异形空心纳米多面体材料及其制备和应用
CN114597073A (zh) * 2022-02-28 2022-06-07 齐齐哈尔大学 一种MOF衍生ZnS@CoS@NiV-LDH/NF复合材料的制备方法及应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105413635A (zh) * 2015-11-02 2016-03-23 江苏省海洋资源开发研究院(连云港) 一种核-壳结构金属有机骨架材料的制备方法
CN105510395A (zh) * 2015-12-13 2016-04-20 中国科学院福建物质结构研究所 金属氧化物-金属有机框架纳米核壳结构一维阵列及其制备方法和用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105413635A (zh) * 2015-11-02 2016-03-23 江苏省海洋资源开发研究院(连云港) 一种核-壳结构金属有机骨架材料的制备方法
CN105510395A (zh) * 2015-12-13 2016-04-20 中国科学院福建物质结构研究所 金属氧化物-金属有机框架纳米核壳结构一维阵列及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BO YOU ET AL.: ""Bimetal-Organic Framework Self-Adjusted Synthesis of Support-Free Nonprecious Electrocatalysts for Efficient Oxygen Reaction"", 《ACS CATALYSIS》 *
姜真: ""非球形空心纳米结构的控制合成及性质研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106622291B (zh) * 2016-12-16 2019-03-19 南开大学 一种制备氧化锌/硫化锌纳米异质结光催化剂的方法
CN106622291A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 南开大学 一种制备氧化锌/硫化锌纳米异质结光催化剂的方法
CN106654221A (zh) * 2017-01-14 2017-05-10 复旦大学 用于锂离子电池负极的三维多孔碳包覆硒化锌材料及其制备方法
CN106654221B (zh) * 2017-01-14 2019-10-15 复旦大学 用于锂离子电池负极的三维多孔碳包覆硒化锌材料及其制备方法
CN108630947B (zh) * 2017-03-15 2020-10-02 中国科学院福建物质结构研究所 一种可充式锌-空气电池的硫化钴/碳纳米催化剂的制备方法
CN108630947A (zh) * 2017-03-15 2018-10-09 中国科学院福建物质结构研究所 一种可充式锌-空气电池的硫化钴/碳纳米催化剂的制备方法
CN106861637A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 丽水学院 一种使用锌元素掺杂提高zif‑67水中稳定性的方法
CN107749483A (zh) * 2017-06-12 2018-03-02 中国科学技术大学 一种用于氢空燃料电池阴极材料的催化剂及其制备方法
CN107749483B (zh) * 2017-06-12 2020-05-12 中国科学技术大学 一种用于氢空燃料电池阴极材料的催化剂及其制备方法
CN107597162A (zh) * 2017-09-05 2018-01-19 中山大学 一种具有双功能氧催化性能的富含CNTs和Co颗粒的氮掺杂碳材料及其制备方法和应用
CN107805495A (zh) * 2017-09-18 2018-03-16 上海师范大学 高亮度锌锰硫化物纳米荧光粉的制备方法
CN108767276B (zh) * 2018-05-16 2020-07-28 陕西科技大学 一种锂氧电池氮掺杂多孔碳@钴基催化剂纳米笼复合材料的制备方法
CN108767276A (zh) * 2018-05-16 2018-11-06 陕西科技大学 一种锂氧电池氮掺杂多孔碳@钴基催化剂纳米笼复合材料的制备方法
CN108525679B (zh) * 2018-05-22 2020-10-27 南开大学 一种以金属有机框架为前驱体制备硫化锌量子点与还原氧化石墨烯复合物的方法
CN108570321A (zh) * 2018-05-22 2018-09-25 南开大学 一种以金属有机框架为前驱体制备金属硫化物量子点的方法
CN108525679A (zh) * 2018-05-22 2018-09-14 南开大学 一种以金属有机框架为前驱体制备硫化锌量子点与还原氧化石墨烯复合物的方法
CN109133014A (zh) * 2018-06-13 2019-01-04 青岛大学 一种CoN3@N-C复合电催化剂的制备方法
CN108706573B (zh) * 2018-08-20 2020-01-31 南京大学 一种可高效活化过硫酸盐的石墨烯基中空硫化钴纳米晶及其制备方法
CN108706573A (zh) * 2018-08-20 2018-10-26 南京大学 一种可高效活化过硫酸盐的石墨烯基中空硫化钴纳米晶及其制备方法
CN110010915A (zh) * 2019-04-10 2019-07-12 南京邮电大学 一种锂空气电池正极材料及其制备方法、锂空气电池
CN110508324A (zh) * 2019-09-16 2019-11-29 温州涂屋信息科技有限公司 一种Co-Zn双金属有机骨架电催化析氧材料及其制法
CN112366298A (zh) * 2020-10-19 2021-02-12 杭州职业技术学院 碳组装硫化锌硫化钴空心纳米多面体框架材料及其制备和应用
CN112366298B (zh) * 2020-10-19 2021-10-08 杭州职业技术学院 碳组装硫化锌硫化钴空心纳米多面体框架材料及其制备和应用
CN112701284A (zh) * 2020-12-29 2021-04-23 杭州职业技术学院 碳包覆硫化锌@碳异形空心纳米多面体材料及其制备和应用
CN112701284B (zh) * 2020-12-29 2021-10-15 杭州职业技术学院 碳包覆硫化锌@碳异形空心纳米多面体材料及其制备和应用
CN114597073A (zh) * 2022-02-28 2022-06-07 齐齐哈尔大学 一种MOF衍生ZnS@CoS@NiV-LDH/NF复合材料的制备方法及应用
CN114597073B (zh) * 2022-02-28 2024-04-02 齐齐哈尔大学 一种MOF衍生ZnS@CoS@NiV-LDH/NF复合材料的制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106229518B (zh) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106229518B (zh) 一种基于MOF模板构筑空心多面体ZnS/CoS电催化剂的制备方法
CN110739463B (zh) 一种双金属有机框架复合材料的制备方法及其应用
CN108067278A (zh) 一种非贵金属多孔氮掺杂碳电催化剂的制备方法
CN109921041B (zh) 一种非贵金属氮掺杂空心碳纳米管电催化剂的制备及应用
Zhou et al. Hetero MOF‐on‐MOF‐derived carbon nanotube interconnected nitrogen‐doped carbon‐encapsulated FeNi/FeF2 for efficient oxygen evolution reaction
CN106311294B (zh) 一种基于MOFs模板构筑磷化锌/磷化钴异质结光催化剂的方法
CN109433238B (zh) 一种有序分级孔的铁-氮掺杂氧还原碳催化剂及其制备方法
CN110075853B (zh) 一种电催化全分解水CoZn-LDHs-ZIF@C复合结构材料及制备方法、应用
CN108048866A (zh) 氮掺杂多孔碳包覆的钴铱核壳结构纳米颗粒的制备及其催化水裂解应用
CN107799779A (zh) 用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂及其制备方法
CN109037716B (zh) 一种氮掺杂碳载铁基氧还原催化剂及其制备方法和用途
CN111001428A (zh) 一种无金属碳基电催化剂及制备方法和应用
CN111036219A (zh) 一种泡沫碳掺混zif-67热解衍生碳材料及其制备方法
CN110735147A (zh) 一种普鲁士蓝类似物纳米片阵列材料及其电解水应用
Devarayapalli et al. Nanostructured cobalt-based metal-organic framework/cadmium sulfide electrocatalyst for enhanced oxygen evolution reaction and anion exchange membrane-based water electrolysis: Synergistic effect
Zhang et al. Copper-based conductive metal organic framework in-situ grown on copper foam as a bifunctional electrocatalyst
CN108102108B (zh) 一种铜基金属有机框架材料的制备方法及其在电催化产氢中的应用
CN112663086A (zh) 一种Ni-N-C单原子催化剂及其制备方法和应用
CN103316679A (zh) 一种有序介孔非贵金属-氮-石墨化碳材料的制备方法
CN113652715B (zh) 一种无粘结剂的自支撑电催化产氢材料的制备方法
Dong et al. Immobilization of iron phthalocyanine on MOF-derived N-doped carbon for promoting oxygen reduction in zinc-air battery
CN111326745A (zh) 一种二维锌单原子/碳氮复合材料及其制备方法和应用
CN113249753B (zh) 硫化钼@钴-mof/nf析氢材料及原位合成方法和应用
He et al. Critical Aspects of Metal–Organic Framework‐Based Materials for Solar‐Driven CO2 Reduction into Valuable Fuels
Sk et al. Post-synthetic modulation of UiO-66-NH 2 with a cobaloxime catalyst for efficient hydrogen production

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181130

Termination date: 20210726

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee