一种层状双金属离子/ZIF-L复合物的制备方法及其应用

本发明涉及催化剂，尤其是一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法及其应用。

背景技术：

1、作为一种理想的可再生能源，氢气因清洁、能量密度高等优点而受到越来越多的关注。电解水制氢因成本低、操作简便被认为是最具前景的制氢方法。目前，贵金属基材料（如铂、铱）仍是电解水制氢的最佳催化剂。但贵金属材料成本高、稳定性差，大规模商业应用仍然受到限制。因此，合成低成本、高活性的纳米材料催化剂成为当前的研究热点。在众多纳米材料中，二维沸石咪唑框架（zif-l）因优异的物理化学性能在电解水制氢领域引起了广泛关注。然而，zif-l的电解水制氢活性仍然受到其低电导率和循环稳定性差的限制。因此，找到一种有效的方法来提高zif-l电解水制氢中的导电性、稳定性和催化动力学非常重要。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，使用简易水热方法制备双金属离子/zif-l复合物以提高zif-l的导电性与结构稳定性，进而提高其整体催化活性。

2、为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

3、一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将0.3-0.7 mmol zn(no3)2•6h2o溶于10-30 ml去离子水中，磁力搅拌10-20分钟，形成溶液a；将2-6 mmol 2-甲基咪唑溶于10-30 ml去离子水中，磁力搅拌10-20分钟，形成溶液b；

5、s2、在磁力搅拌下将溶液a和溶液b混合并继续搅拌20-40分钟，形成溶液c；

6、s3、在磁力搅拌下将0.1-0.2mmol co(ch3coo)2•4h2o和0.1-0.2 mmol cu(ch3coo)2•2h2o加入溶液c中搅拌20-40分钟；

7、s4、将步骤s3中混合后的溶液c和泡沫镍放入高压反应釜中，在120-180 ℃下反应8-16小时，得到co-cu-zif-l复合物；

8、s5、在50-80 ℃的真空烘箱中将获得的co-cu-zif-l复合物干燥5-15小时。

9、步骤s5中，真空烘箱的温度为65℃，干燥时间为10小时。

10、上述方案中，优选的，制备溶液a的步骤中，zn(no3)2•6h2o的量为0.5 mmol，去离子水的量为20ml，搅拌时间为15分钟；制备溶液b的步骤中，2-甲基咪唑的量为4 mmol，去离子水的量为20 ml，搅拌时间为15分钟。

11、上述方案中，优选的，步骤s2中，搅拌时间为30分钟。

12、上述方案中，优选的，步骤s3中，co(ch3coo)2•4h2o的量为0.15 mmol，cu(ch3coo)2•2h2o的量为0.15 mmol，搅拌时间为30分钟。

13、步骤s4中，泡沫镍的数量为一块，体积为2 cm × 2 cm；高压反应釜为聚四氟乙烯反应内衬的不锈钢高压反应釜；

14、步骤s4中，反应温度为150℃，反应时间为12小时。

15、上述制备方法制备的层状双金属离子/zif-l复合物在电解水析氢过程中的应用。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明通过一种简便的策略成功合成了层状co-cu-zif-l复合物。优化后的 co-cu-zif-l复合物表现出优异的电解水析氢活性，在碱性介质中在电流密度为10 ma cm-2 时的析氢过电位为70 mv。co-cu-zif-l复合物在碱性介质中电解水析氢的长期循环稳定性也非常出色。

18、这些优异的电催化性能归因于以下原因：

19、（1）层状结构可提供更多的电荷转移途径；

20、（2）在zif-l中注入双金属离子可提供丰富的反应位点并增强结构稳定性；

21、（3）在zif-l中引入双金属离子可调节zif-l的催化微环境，进而优化催化动力学。

技术特征：

1.一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：还包括有步骤s5：在50-80 ℃的真空烘箱中将获得的co-cu-zif-l复合物干燥5-15小时。

3.根据权利要求2所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：步骤s5中，真空烘箱的温度为65℃，干燥时间为10小时。

4.根据权利要求1所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：制备溶液a的步骤中，zn(no3)2•6h2o的量为0.5 mmol，去离子水的量为20ml，搅拌时间为15分钟；制备溶液b的步骤中，2-甲基咪唑的量为4 mmol，去离子水的量为20 ml，搅拌时间为15分钟。

5.根据权利要求1所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：步骤s2中，搅拌时间为30分钟。

6.根据权利要求1所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：步骤s3中，co(ch3coo)2•4h2o的量为0.15 mmol，cu(ch3coo)2•2h2o的量为0.15 mmol，搅拌时间为30分钟。

7.根据权利要求1所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：步骤s4中，泡沫镍的数量为一块，体积为2 cm × 2 cm；高压反应釜为聚四氟乙烯反应内衬的不锈钢高压反应釜。

8.根据权利要求1或7所述的一种层状双金属离子/zif-l复合物的制备方法，其特征在于：步骤s4中，反应温度为150℃，反应时间为12小时。

9.权利要求1-8中任一项的制备方法制备的层状双金属离子/zif-l复合物在电解水析氢过程中的应用。

技术总结本发明公开了一种层状双金属离子/ZIF‑L复合物的制备方法及其应用。包括以下步骤：S1、将Zn(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;•6H<subgt;2</subgt;O溶于去离子水中，磁力搅拌形成溶液A；将2‑甲基咪唑溶于去离子水中，磁力搅拌形成溶液B；S2、在磁力搅拌下将溶液A和溶液B混合并继续搅拌，形成溶液C；S3、在磁力搅拌下将Co(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;•4H<subgt;2</subgt;O和Cu(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;•2H<subgt;2</subgt;O加入溶液C中搅拌；S4、将步骤S3中混合后的溶液C和泡沫镍放入高压反应釜中，在120‑180℃下反应8‑16小时，得到Co‑Cu‑ZIF‑L复合物。优化后的Co‑Cu‑ZIF‑L复合物表现出优异的电解水析氢活性，在碱性介质中电解水析氢的长期循环稳定性也非常出色。技术研发人员：钱永腾,张芳芳,费正新,宋宇鹏,张婕受保护的技术使用者：金华职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/8/5