[发明专利]一种CoNx@C多孔纳米材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种CoNx@C多孔纳米材料的制备方法及应用。本发明所述制备方法包括如下步骤：S1、将2‑甲基咪唑加入无水甲醇中超声溶解，得到有机配体溶液；将Co(NO₃)₂·6H₂O加入无水甲醇中超声溶解，得到金属盐溶液；S2、将所得金属盐溶液与有机配体溶液混合，搅拌均匀，再静置一段时间，然后离心、洗涤、干燥，得到ZIF‑67材料；S3、将咪唑溴盐加入无水甲醇中超声溶解，得到离子液体溶液；S4、将离子液体溶液与ZIF‑67粉末超声混合，搅拌均匀，抽真空后冷冻真空干燥，得到咪唑溴盐@ZIF‑67复合材料；S5、将所得咪唑溴盐@ZIF‑67复合材料置于惰性气氛中煅烧，得到CoN_x@C多孔纳米材料。本发明具有超分散的CoN_x多孔纳米粒子、结构和孔径可调的优点，具有很好的实际应用价值。本发明的制备方法，操作简单快捷，对环境友好，成本低廉。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，尤其涉及一种CoNx@C多孔纳米材料的制备方法及应用。

背景技术

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是一类由有机配体和金属离子通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料，凭借着孔隙率高、稳定性强且孔尺寸可调的特点，使其在多相催化、传感器、电容器和气体储存、释放等领域都应用十分广泛。MOFs衍生的过渡金属-氮-碳(TM-N-C)复合材料，碳基体中嵌入了丰富的TM-N_x活性位点，并且掺杂其中的N原子能够活化相邻的C原子，因此可以有效的催化ORR/OER反应。研究发现，利用离子液体与MOFs复合材料衍生制备的多孔纳米材料，可在一定程度上调控所得材料中的形貌和孔结构，制备出新型的纳米材料。

目前面临的主要问题之一是：现阶段研究的ZIF系列材料为前驱体在高温条件(600℃)下进行热解，一定程度上实现了对所得复合材料中碳载体宏观形貌的调控，但对其孔尺寸的调节作用较弱，所得材料依然以微孔结构为主，以及制备得到的材料金属纳米颗粒的团聚十分严重，在很大程度上限制了此类MOFs衍生材料在催化领域中的应用。这是材料工作者面临的一大难题，也是社会发展需求向MOFs材料领域提出的更高要求。