[发明专利]一种钼酸钴基复合电催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种ZIF‑67/钼酸钴电解水析氧电催化剂及其制备方法，属于电催化剂技术领域。称取CoMoO₄和ZIF‑67，加入去离子水搅拌至完全溶解，超声至分散均匀，然后将所得分散液加入聚四氟乙烯的反应釜中，进行水热反应。待自然冷却至室温后，离心收集，水洗、醇洗数次，烘干后研磨得到ZIF‑67/CoMoO₄样品。本发明充分利用了钼酸钴稳定性好、活性位点多的优点，复合ZIF‑67后增加了样品的比表面积且进一步提高了稳定性，该结构有利于氧气的析出，表现出良好的电催化性能。

技术领域

本发明涉及一种ZIF-67/钼酸钴电解水析氧电催化剂及其制备方法，属于电催化剂技术领域。

背景技术

近年来，人类发展面临着严峻的能源危机与环境污染问题，通过电解水制备氢气和氧气能有效的缓解当前危机。然而，由于析氧反应的动力学缓慢，严重制约了电解水效率，因此寻求一种高效的析氧电催化剂成为效率提升的关键。目前活性最高的析氧电催化剂是IrO₂和RuO₂，但由于这些贵金属材料资源稀缺、价格过高，不利于大规模生产。因此，迫切需要研发出高效、稳定且实用价值较高的非贵金属催化剂来替代贵金属催化剂。由于过渡金属价格相对低廉而且其氧化物具有良好的电催化性能，因而受到广泛的关注。

钼酸盐具有独特的光学性能和电化学性能，由于其独特的能带结构具有催化性能，一直是催化剂材料的研究热点。ZIFs因其大比表面积和孔容、可调节的孔道尺寸和结构性质而受到关注，被广泛应用于催化领域。将钼酸盐与ZIF-67复合能有效加快电子转移速率,提高催化剂析氧活性,迄今为止还没有此类电催化剂的报道。

发明内容

本发明针对现有制氧电催化剂存在的问题,以降低催化剂成本、优化催化剂结构、提高催化性能为目的，提供一种高效的ZIF-67/钼酸钴电解水析氧电催化剂的制备方法，其方法工艺流程简单、绿色环保、有望大量生产。

本发明通过以下步骤实现：

(1)制备CoMoO₄：称取Co(NO₃)₂·6H₂O和Na₂MoO₄·2H₂O，加入去离子水，磁力搅拌至完全溶解，将所得透明粉红色溶液加入聚四氟乙烯的反应釜中，设定好温度时间进行水热反应。待自然冷却至室温后，离心收集，分别用去离子水、乙醇洗涤数次，将样品烘干。

(2)制备ZIF-67：称取Co(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑，分别加入甲醇中搅拌至完全溶解，然后将含有2-甲基咪唑的透明溶液迅速加入含Co(NO₃)₂·6H₂O的粉红溶液中，至搅拌均匀后静置老化24h。离心收集，乙醇洗涤数次，干燥。

(3)制备ZIF-67/钼酸钴复合材料：称取CoMoO₄和ZIF-67，加入去离子水搅拌至完全溶解，超声至分散均匀，然后将所得分散液加入聚四氟乙烯的反应釜中，进行水热反应。待自然冷却至室温后，离心收集，水洗、醇洗数次，烘干后研磨得到ZIF-67/CoMoO₄样品。

步骤(1)中，原材料Co(NO₃)₂·6H₂O和Na₂MoO₄·2H₂O的摩尔比为1:1。

步骤(2)中，原材料Co(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑的摩尔比为1:4。

步骤(1)中，磁力搅拌时间为20-30min。