[发明专利]一种金属有机框架衍生ZnTe/ZnO@C纳米片电催化材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种金属有机框架衍生ZnTe/ZnO@C纳米片电催化材料及其制备和应用，其制备方法具体为：(1)称取Na₂TeO₃和Zn(NO₃)₂分别溶解在乙二醇/水的混合溶液中，将Na₂TeO₃溶液在超声条件下逐滴滴加到Zn(NO₃)₂溶液，将制得的白色产物离心，洗涤，烘干；(2)称取步骤(1)制得的ZnTeO_x前驱体和2‑甲基咪唑分别溶解在水中，混合搅拌，室温反应，离心，洗涤，干燥；(3)将步骤(2)制得的ZnTe‑MOF在Ar条件下煅烧，得到金属有机框架衍生的ZnTe/ZnO@C纳米片。本发明通过在Zn‑MOF合成前期引入Te元素，形成ZnTe‑MOF纳米片。通过高温Ar煅烧碳化，形成一种金属有机框架衍生ZnTe/ZnO@C纳米片，进而有效调节Zn周围的环境，改变其还原产物的选择性。

技术领域

本发明属于电催化纳米材料技术领域，涉及一种金属有机框架衍生ZnTe/ZnO@C纳米片电催化材料及其制备和应用。

背景技术

大气中的CO₂浓度已经达到了一个新高，而且如果继续使用化石燃料将会导致CO₂的浓度继续增加。其引起的气候变暖和海平面升高已经引起了很大的关注。利用可再生能源转化CO₂和H₂O成为化学品可以减少CO₂的排放量。甲酸或者甲酸盐有着很高的价值，相比于还原的气体产物向CO或者烷烃类气体，甲酸盐可以更好的储存和运输。目前主要是在高温高压条件下由CO合成，利用可再生电力直接将二氧化碳电化学还原成甲酸盐最近受到了极大的关注，并且有望取代传统的合成方法。众所周知，Zn基电催化剂对CO₂还原成CO有极高的选择性，而对于还原成甲酸盐的选择性并不高，或者需要在极高的过电位下才能进行。本发明正是为了解决上述问题而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种金属有机框架衍生ZnTe/ZnO@C纳米片电催化材料及其制备和应用，所得催化剂对CO₂电催化还原为甲酸盐具有极高的选择性，且催化剂的活性、稳定性等均非常优异。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一方面，本发明提出了一种金属有机框架衍生ZnTe/ZnO@C纳米片电催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)先称取Na₂TeO₃和Zn(CH₃COO)₂分别溶解在乙二醇/水混合溶液中，得到A溶液和B溶液，然后，将A溶液逐滴滴加到B溶液中，所得产物分离、洗涤、干燥，得到ZnTe(OH)_x前驱体；

(2)再将ZnTe(OH)_x前驱体和2-甲基咪唑分别溶解在乙二醇/水混合溶液中，得到C溶液和D溶液，混合搅拌，室温反应，所得产物离心、洗涤、干燥，得到ZnTe-MOF纳米片；

(3)将ZnTe-MOF纳米片在惰性气体保护气氛下煅烧，即得到目的产物。

进一步的，步骤(1)中，Na₂TeO₃和Zn(CH₃COO)₂的摩尔比为1:1。

进一步的，步骤(1)中，A溶液中的Na₂TeO₃、乙二醇与水的添加量比为2mmol：5mL：15mL。

进一步的，步骤(1)中，B溶液中的Zn(CH₃COO)₂、乙二醇与水的添加量比为2mmol：5mL：15mL。

进一步的，步骤(1)中，A溶液在超声条件下逐滴加入到B溶液中。