[发明专利]一种表面具有褶皱精细纳米组装结构的双功能电催化剂的制备方法及其在锌空电池中的应用

权利要求书

1.一种表面具有褶皱精细纳米组装结构的双功能电催化剂的制备方法，其特征在于具体过程为：在前驱体MOF上引入褶皱精细结构导向剂，使其表面形成褶皱精细纳米组装结构的同时引入硫元素，再分别引入镍源掺杂剂和镁源掺杂剂，在常温下合成表面具有褶皱精细纳米组装结构的双功能电催化剂，其中前驱体MOF为ZIF-67，褶皱精细结构导向剂为2-巯基苯并噻唑或2-巯基苯并咪唑，镍源掺杂剂为硝酸镍，镁源掺杂剂为硝酸镁。

2.根据权利要求1所述的表面具有褶皱精细纳米组装结构的双功能电催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将249mg硝酸钴和328mg 2-甲基咪唑加入到50mL甲醇中并搅拌混合均匀，常温下静置24h，用乙醇离心洗涤数次后真空干燥得到前驱体MOF；

步骤S2：将步骤S1得到的前驱体MOF和褶皱精细结构导向剂加入到乙醇中并通过水浴加热至回流反应6~8h，用乙醇离心洗涤多次后真空干燥得到表面具有褶皱精细纳米组装结构的紫色样品；

步骤S3：将步骤S2得到的表面具有褶皱精细纳米组装结构的紫色样品和镍源掺杂剂加入到乙醇中并于常温下搅拌6~8h，用乙醇离心洗涤多次后真空干燥得到具有中空结构的浅绿色样品；

步骤S4：将步骤S3得到的具有中空结构的浅绿色样品和镁源掺杂剂加入到乙醇中并于常温下搅拌6~8h，用乙醇离心洗涤多次后真空干燥，再将干燥后的样品在空气气氛中以5~10℃/min的升温速率升温至200~300℃煅烧1~2h，最终得到中空且表面具有褶皱精细纳米组装结构的十二面体形双功能电催化剂，该双功能电催化剂的平均粒径为500nm，壳层厚度为15~20nm。

3.根据权利要求2所述的表面具有褶皱精细纳米组装结构的双功能电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述前驱体MOF与褶皱精细结构导向剂的质量比为2.5:1；步骤S3中所述表面具有褶皱精细纳米组装结构的紫色样品与镍源掺杂剂的质量比为2.5:1；步骤S4中所述镁源掺杂剂与镍源掺杂剂的质量比为3:1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法制得的表面具有褶皱精细纳米组装结构的双功能电催化剂在催化锌空电池ORR和OER反应中的应用，双功能电催化剂表面的褶皱精细纳米组装结构增大了催化剂的比表面积，进而增加了催化剂与电解液的接触面积，使催化剂充分的发挥其活性，双功能电催化剂中同时含有金属Ni、Co和Mg并有效发挥了它们之间的协同作用，具有良好的ORR和OER催化活性。