[发明专利]基于Pd增强金属有机框架材料析氢电催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用Pd增强金属有机框架化合物（MOFs）作为析氢电催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）将硝酸锌水合物和2‑氨基对苯二甲酸溶N,N一二甲基甲酰胺(DMF)溶液；2）将混合溶液进行超声操作；3）将混合溶液置于聚四氟乙烯反应釜进行水热法反应；4）将反应后混合溶液进行离心操作；5）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到MOFs材料；6）将MOFs粉末加入一定量的氯化钯（PdCl₂）溶液，然后再加入过量的硼氢化钠（NaBH₄）溶液，混合静置1小时使其反应完全，制备Pd/MOFs混合溶液；7）将反应后混合溶液进行离心操作；8）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到Pd/MOFs析氢催化剂。本发明制备的Pd/MOFs析氢催化剂具有较好的电化学活性和稳定性，不但可以提高析氢反应的效率，而且可以大大地延长循环使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种Pd增强金属有机框架材料(MOFs)的析氢电催化剂的制备方法，特别涉及一种Pd/MOFs析氢催化剂的制备方法。

背景技术

氢能是最干净、储量最多、可以循环利用并且具有潜力的燃料，作为低碳和零污染能源正脱颖而出。它也很好的应用在电子设备，家庭用具等方面，在将来具有很好的发展前途。工业制氢的方法有许多，如：烃类蒸汽转化法、煤气化法、氨裂解法、水分解法制氢、生物制氢等。其中电解水制氢具有操作简单、无污染、电解效率高达80 %且产物纯度高，使其得到了应用与发展。但是，在商业制氢上却受到了很大的限制，这主要是析氢反应中超电势造成的高能耗，以及使用贵金属作为析氢催化剂造成的高成本，因此，寻找低成本和储量多的催化剂成为近些年的研究热点。使用金属有机框架材料来替代贵金属材料已经成为一个新趋势。这种方法的低成本，高储存量，优异的性能已经成为替代贵金属材料的主流。因此，可以充分利用它自身优势，结合其它材料，与其形成协同效应，将在未来析氢方向成为最有优势的催化剂。

析氢催化剂不仅要求材料具有较高的电催化活性，而且材料具有稳定性。通常使用铂、钯、金等贵金属作为实验室用的析氢催化剂，由于该类金属经济价值较高，且地球储量较少，限制其商业化发展。我们寻找到了非金属催化剂MOFs，它具有大的比表面积，良好的孔径，这些性能为析氢行业带来了前景，但是它的低活性和差的导电性限制了它的应用。所以，我们用金属去增强它，像Au、Pd等金属，使它们形成协同作用，这样就可以同时满足高的导电性，良好的活性，大的表面积，同时降低了过电势，获得大的电流等其它优点，为今后析氢催化剂的发展指明了方向。

开发替代贵金属的析氢电催化剂的关键之一是寻找合适的经济材料，使析氢催化剂具有较高的催化活性和稳定性，所以，用金属去增强非金属材料，利用它们相互的优点，是很有发展前景的材料，同时也保证了析氢催化剂的析氢效率、稳定性和长循环寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用贵金属增强金属有机框架材料的析氢电催化剂的制备方法，制备的Pd/MOFs析氢催化剂能够提高析氢反应的效率，并且循环寿命长。

本发明的Pd/MOFs析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将硝酸锌水合物和2-氨基对苯二甲酸溶于DMF溶液；

2）将混合溶液进行超声操作；

3）将混合溶液置于聚四氟乙烯反应釜进行水热法反应；

4）将反应后混合溶液置于离心管离心操作；

5）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到MOFs材料；

6）将MOFs粉末加入一定量的氯化钯（PdCl₂）溶液，然后再加入过量的硼氢化钠（NaBH₄）溶液，混合静置1小时使其反应完全，制备Pd/MOFs混合溶液；

7）将反应后混合溶液进行离心操作；

8）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到Pd/MOFs析氢催化剂。