一种Co-CoMo基硫化物纳米复合材料及其制备方法和在氧还原催化反应中的应用

本发明属于电催化，具体涉及一种co-como基硫化物纳米复合材料及其制备方法和在氧还原催化反应中的应用。

背景技术：

1、近年来，来自能源和环境的压力驱使着人们不断寻求新能源以及新的能量存储和转化方式。可充电锌-空气电池(zabs)具有能量密度高(1086wh/kg)、锌储量丰富、成本低、安全性高等优点而受到广泛关注。但电催化反应动力学缓慢限制了zabs的进一步发展。能够加速电催化氧还原反应(orr)高效稳定的催化剂引起了研究人员的广泛关注。工业上的pt基催化剂具有高效的orr性能，但其高成本、较低的稳定性使其应用前景受到限制。因此，探索具有高效orr动力学的非贵金属电催化剂就显得非常迫切。目前，过渡金属及其衍生物因其低成本和较高的催化活性，使其成为贵金属材料的替代品。然而，单一的过渡金属及其衍生物具有较差的导电性，降低了材料本身的电催化活性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种co-como基硫化物纳米复合材料及其制备方法和在氧还原催化反应中的应用，本发明提供的co-como基硫化物纳米复合材料在氧还原催化反应过程中，表现出优异的催化性能；同时制备方法简单易控，产物的重复性高，产率大，有利于规模化生产。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种co-como基硫化物纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将二硫化钼、水、有机溶剂、促进剂、分散剂和钴源混合进行溶剂热反应，得到溶剂热反应产物；

5、将所述溶剂热反应产物和zif-67混合，在保护气体气氛中进行烧结，得到所述co-como基硫化物纳米复合材料。

6、优选的，所述有机溶剂包括乙醇和n,n-二甲基甲酰胺；所述促进剂为对苯二甲酸；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述钴源为无机钴盐，所述无机钴盐包括硝酸钴和/或氯化钴。

7、优选的，所述促进剂、分散剂、钴源的质量比为(0.1～1):(2～3):(1～4)。

8、优选的，所述溶剂热反应的温度为120～150℃，保温时间为10～12h。

9、优选的，所述溶剂热反应产物与所述zif-67的质量比为(0.5～1.5):(0.5～1.5)。

10、优选的，所述烧结的温度为800～850℃，时间为1～4h。

11、优选的，所述二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

12、将钼源、硫代硫酸盐和水混合进行水热反应，得到所述二硫化钼；所述水热反应的温度为200～230℃，时间为20～24h。

13、优选的，所述钼源和硫代硫酸盐的质量比为(1.5～2):(2～3)。

14、本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的co-como基硫化物纳米复合材料，包括氮掺杂的碳骨架，以及负载在所述氮掺杂的碳骨架上的二维材料；所述二维材料包括mos2和负载在所述mos2表面的co纳米颗粒和cos2纳米颗粒。

15、本发明提供了上述技术方案所述的co-como基硫化物纳米复合材料在氧还原催化反应中的应用。

16、本发明提供了一种co-como基硫化物纳米复合材料(co/cos2/mos2@nc纳米复合材料)的制备方法，包括以下步骤：将二硫化钼、水、有机溶剂、促进剂、分散剂和钴源混合进行溶剂热反应，得到溶剂热反应产物；将所述溶剂热反应产物和zif-67混合，在保护气体气氛中进行烧结，得到所述co/cos2/mos2@nc纳米复合材料。本发明采用溶剂热法和高温烧结法相结合的方法，其中zif67是金属有机框架，通过烧结进行热解，提供c源增加导电性，还可以还原co生成co纳米颗粒。得到的复合材料以氮掺杂的碳骨架包裹二维材料，二维材料包括mos2和负载在所述mos2表面的co纳米颗粒和cos2纳米颗粒，其中纳米co金属颗粒(co纳米颗粒)为主要催化活性位点，负载在mos2表面从而使复合材料具有更大的表面积，提供了更多的活性位点来增强催化性能，从而大幅度提高了复合材料的催化性能，本发明制备的co/cos2/mos2@nc纳米复合材料在氧还原催化反应过程中，表现出优异的催化性能。同时本发明提供的制备方法具有简单易控、成本低、重复性高，产率大等优点，有利于规模化生产。

17、本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的co/cos2/mos2@nc纳米复合材料，包括氮掺杂的碳骨架，以及负载在所述氮掺杂的碳骨架上的二维材料；所述二维材料包括mos2和负载在所述mos2表面的co纳米颗粒和cos2纳米颗粒。本发明提供的co/cos2/mos2@nc纳米复合材料表现出高效的orr催化性能，为后续的能量存储与转换器件的开发提供了一种新的途径。

技术特征：

1.一种co-como基硫化物纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇和n,n-二甲基甲酰胺；所述促进剂为对苯二甲酸；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述钴源为无机钴盐，所述无机钴盐包括硝酸钴和/或氯化钴。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，所述促进剂、分散剂、钴源的质量比为(0.1～1):(2～3):(1～4)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为120～150℃，保温时间为10～12h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应产物与所述zif-67的质量比为(0.5～1.5):(0.5～1.5)。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为800～850℃，时间为1～4h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述钼源和硫代硫酸盐的质量比为(1.5～2):(2～3)。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的co-como基硫化物纳米复合材料，其特征在于，包括氮掺杂的碳骨架，以及负载在所述氮掺杂的碳骨架上的二维材料；所述二维材料包括mos2和负载在所述mos2表面的co纳米颗粒和cos2纳米颗粒。

10.权利要求9所述的co-como基硫化物纳米复合材料在氧还原催化反应中的应用。

技术总结本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种Co‑CoMo基硫化物纳米复合材料及其制备方法和在氧还原催化反应中的应用。本发明将二硫化钼、水、有机溶剂、促进剂、分散剂和钴源混合进行溶剂热反应，所得溶剂热反应产物和ZIF‑67混合，在Ar气氛中进行烧结，得到所述Co/CoS<subgt;2</subgt;/MoS<subgt;2</subgt;@NC纳米复合材料。本发明采用溶剂热法和高温烧结法相结合的方法，得到的Co/CoS<subgt;2</subgt;/MoS<subgt;2</subgt;@NC纳米复合材料提供了更多的活性位点用来增强ORR的催化性能，得到的催化剂显示出0.92V的半波电位，超出商业贵金属Pt/C催化剂。本发明提供的制备方法具有简单易控、成本低、重复性高，产率大等优点，可应用于规模化生产。技术研发人员：刘培涛,杨重阳,司帅,王志达,冯爱玲受保护的技术使用者：宝鸡文理学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1