[发明专利]一种Zn-CoNG纳米泡沫催化剂压电催化裂解水的方法

权利要求书

1.一种Zn-CoNG纳米泡沫催化剂压电催化裂解水的方法，其特征在于，所述方法包括：

1）将水、Zn-CoNG纳米泡沫进行分散形成悬浊液，然后将体系气氛调节为保护气气氛；

2）在避光的条件下，对体系施加机械能进行水分解反应；

其中，所述Zn-CoNG纳米泡沫由二维Zn，Co，N共掺杂石墨烯纳米片堆叠组装而成；

所述Zn-CoNG纳米泡沫具有海绵状孔道结构，孔径分布范围为2-100nm；

所述Zn-CoNG纳米泡沫通过以下方法制备而得：首先，将锌源、钴源分散在有机溶剂中，形成第一溶液；接着，将2-甲基咪唑分散于有机溶剂中，形成第二溶液；然后，将所述第一溶液、第二溶液进行混合并进行接触反应、后处理以得到浅紫色粉末；最后，将所述浅紫色粉末在保护气下进行热处理；

所述锌源、钴源、2-甲基咪唑的摩尔比为19：1：40-60；

所述接触反应至少满足以下条件：反应温度为15-35℃，反应时间为20-30h；

所述热处理至少满足以下条件：温度为900-950℃，时间为1-3h，升温速度5℃/min；在所述第一溶液中，所述锌源、有机溶剂的用量比为19 mmol：70-100mL；在所述第二溶液中，所述2-甲基咪唑、有机溶剂的用量比为48 mmol：70-100mL；

所述后处理依次包括：离心、乙醇洗2-3次、60℃真空干燥12-24h；

所述保护气为流动状态，流速为40-60sccm；

所述锌源选自硝酸锌、硫酸锌和氯化锌中的至少一种，所述钴源选自硝酸钴、硫酸钴和氯化钴中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1）中，所述悬浊液中Zn-CoNG纳米泡沫的质量浓度为0.01-0.1mg/mL。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分散中，还添加有牺牲剂，所述牺牲剂选自甲醇、乙醇、三乙醇胺和乳酸中至少一种；

所述水、牺牲剂的用量体积比为（10-500）：5。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2）中，所述水分解反应至少满足以下条件：水分解温度为2-80℃，水分解时间为0.5-20h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械能的施加方式采用研磨、搅拌、声波辐照、气流扰动、液体流动中的至少一种；

所述机械能的施加方式为超声波辐照，所述超声波辐照至少满足以下条件：超声波的频率为21-100kHz ，超声波发生器的功率为10-300W；

所述机械能的施加方式为搅拌，所述搅拌的搅拌速率为500-3000转/分钟。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤1）中，所述分散采用超声的方式进行，所述超声至少满足以下条件：超声时间为0.5-20min，超声波的频率为21-100kHz ，超声波发生器的功率为10-300W。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤1）中，体系气氛调节包括：i）对体系抽真空1-2h；ii）将保护气充入体系1-5min；iii）对体系抽真空15-25s；重复步骤ii）和iii）5-7次；

所述保护气选自氮气、氩气和氦气中的至少一种。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述水分解反应的温度通过风扇或循环冷凝水装置进行调节。