[发明专利]一种配位化合物衍生的Co9

说明书

本发明公开了一种配位化合物衍生的Co₉S₈/多孔碳复合催化剂及其制备方法，属于复合催化剂制备的技术领域。按照质量份数包括：钴前驱体、2‑巯基咪唑、二甲基甲酰胺和4,4‑联吡啶。本发明选取含活性巯基的2‑巯基咪唑为有机配体，通过活性巯基与金属Co²⁺发生配位，之后由4,4‑联吡啶将已经配位的2‑巯基咪唑连成二维平面，通过一步热解制备出Co₉S₈/多孔碳复合催化剂。

技术领域

本发明属于复合催化剂制备的技术领域，特别是涉及一种配位化合物衍生的Co₉S₈/多孔碳复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着碳材料形态特征的不断开发和功能性的不断改进，其在催化领域的应用也是越来越广泛。有研究表明，负载型的催化剂相比未负载的催化剂具有活性高、分布均匀、成本低、稳定性好等优点，这与碳载体本身发达的微孔结构、电子传导性、表面的弱酸性以及催化剂中载体与金属的协同催化作用有关。杂原子掺杂碳材料可以有效的提高碳材料自身的电催化性能，这其中尤以氮掺杂的碳材料研究最为广泛。氮掺杂到碳材料中可以有效的打破碳骨架中共轭π电子结构的平衡，促进电荷的离域化，增强碳骨架表面自由载流子的密度，实现对碳骨架的电子结构的有效调控，从而赋予惰性的碳材料高效的氧还原电催化活性。而氮掺杂的碳载体对氧还原性能的调控程度主要取决于掺氮构型：石墨化氮构型能够显著提升催化电流；吡啶型氮能够促进反应沿着高效的四电子路线进行，从而提升反应的起始电位和催化选择性。因此，如何可控的实现高活性氮构型的有效掺杂，是获得高性能碳载复合催化剂的关键问题之一。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种配位化合物衍生的Co₉S₈/多孔碳复合催化剂及其制备方法。

本发明采用以下技术方案来实现：一种配位化合物衍生的Co₉S₈/多孔碳复合催化剂，按照质量份数包括：

7-10份的钴前驱体、6-9份的2-巯基咪唑、75-85份的二甲基甲酰胺和与二甲基甲酰胺等份数的4,4-联吡啶。此处的二甲基甲酰胺为过量是为了让前驱体充分反应。

在进一步的实施例中，所述钴前驱体为硫酸钴、醋酸钴、硝酸钴或者氯化钴。

一种如上所述的配位化合物衍生的Co₉S₈/多孔碳复合催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将钴前驱体和2-巯基咪唑置于二甲基甲酰胺中磁力搅拌25-40min，反应得到混合溶液一；

步骤二、向混合溶液中加入4,4-联吡啶，待4,4-联吡啶完全溶解后得到混合溶液二；

步骤三、将混合溶液二转移至聚四氟乙烯反应釜中，高温反应，待反应结束后自然冷却至室温，清洗、干燥制得干燥的Co₉S₈/多孔碳前驱体；

步骤四、将Co₉S₈/多孔碳前驱体放入管式炉中，在氮气保护的环境下升温至500-800℃，并热解2.5-3.5小时，得到Co₉S₈/多孔碳复合催化剂。

在进一步的实施例中，所述步骤三中的高温反应条件为：130℃-160℃下反应22-26小时。

在进一步的实施例中，所述步骤三中的清洗、干燥具体包括以下流程：向Co₉S₈/多孔碳前驱体中加入大量的水，并超声10分钟后转移至抽滤瓶开始抽滤：先往滤纸上加入少量的水，吸去抽滤瓶中部分空气，使滤纸紧贴在漏斗底上；然后加入大量的水，水与二甲基甲酰胺相溶，去除二甲基甲酰胺；重复上述流程3-5次。