本發(fā)明屬于催化劑制備，具體為一種coxznync復合材料的制備方法及應用。

背景技術：

1、電還原亞硝酸鹽反應作為一種將水體或土壤污染物no2-轉化為增值產品nh3的可行工藝，近年來備受關注。然而，在流動池中的工業(yè)反應速率下(≥200ma·cm-2)，該反應通常存在選擇性低和穩(wěn)定性差的問題。與此同時，越來越多的研究證明金屬-no2-電池具有比金屬-空氣電池更高的電壓輸出，是一種新型的十分具有吸引力的能夠同時實現(xiàn)發(fā)電和亞硝酸鹽污染物轉化制氨的裝置。因此為了促進電催化no2rr制氨工藝的快速發(fā)展，探索高效的催化體系，特別是先進的催化劑的構筑和穩(wěn)定的反應體系是提高其性能的關鍵。

2、單原子催化劑(sacs)因其具有特殊的幾何形貌、電子態(tài)和催化性能成為了催化領域的研究熱點，在氣固反應、有機反應和電催化反應中有著廣泛的應用。由于sacs在許多催化反應中具有顯著的活性和選擇性，催化領域的研究人員對其產生了極大的興趣。均相和多相sacs為電催化提供了新的前景，代表了一個潛在的no2rr催化劑類別。同時在金屬有機骨架化合物中，zn是常見的骨架原子之一，由于鋅元素在d軌道(3d104s2)占據(jù)滿位，因此鋅幾乎不會發(fā)生高價氧化，這有利催化電極的穩(wěn)定，促進電催化反應的發(fā)生，但單獨zn只有單種活性中心，催化性能受到了限制。因此采用引入第二金屬的方式能夠提高催化劑的電催化性能?，F(xiàn)有技術中有將鈷(co)作為第二金屬引入zn催化劑中，但是存在制備方法復雜以及產品性能仍較低的缺陷。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種coxznync復合材料的制備方法及應用，通過熱解-刻蝕-活化的策略成功的將co以單個原子的形式原位加入到zif-8中，得到coxzny/nc-t復合材料，該材料能夠應用于電催化亞硝酸根還原制氨中。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種coxznync復合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將摩爾量總和為28mmol的zn(no3)2·6h2o和co(no3)2·6h2o加入到200ml甲醇中，超聲分散10min后，形成溶液a；將6.16g的2-甲基咪唑加入200ml甲醇中，超聲分散10min，形成溶液b；將溶液b加到溶液a中，在室溫下攪拌6h后，后處理，得到coxzny/bmof前驅體；

5、s2、稱取coxzny/bmof前驅體300mg以及375mg的2-甲基咪唑超聲分散在30ml甲醇和20ml乙醇的混合溶液中；再加入0.825ml的25wt％的ctac(十六烷基三甲基氯化銨)水溶液攪拌20分鐘；最后加入0.6ml的原硅酸四乙酯繼續(xù)攪拌2h，后處理，得到coxzny-bmof@sio2前驅體；

6、s3、取coxzny-bmof@sio2前驅體置于瓷舟中，煅燒，得到最終產物。

7、進一步地，所述zn(no3)2·6h2o和co(no3)2·6h2o中zn和co的摩爾比為2:1。

8、進一步地，步驟s1中后處理操作為：將反應液在7500rpm/min下離心5min后收集，再用甲醇洗滌3-4次，常溫下真空干燥過夜，最后在研缽中充分研磨。

9、進一步地，步驟s2中后處理操作為：在7500rpm/min下用甲醇離心洗滌，常溫下真空干燥過夜。

10、進一步地，步驟s3中煅燒參數(shù)為：在氮氣氛圍中以5℃/min的升溫速率升溫至900℃，并保持3h。

11、本發(fā)明還提供了由上述制備方法制得的coxznync復合材料在電催化亞硝酸根電還原制氨中和在金屬-no2-電池中的應用；且測試結果表明，產物在-0.6v下法拉第效率(fe)達到了97.8％、產氨速率為2.46mg·h-1mgcat.-1。當用于金屬-no2-電池中作為催化陰極在電池性能上功率密度最大值可達到10.14mw·cm-2。在放電曲線上有著良好的穩(wěn)定性。在1ma的放電電流下，電池的法拉第效率為93％，產氨速率為0.075mg·h-1mgcat.-1；當放電電流為4ma時，電池的法拉第效率為80.5％，產氨速率為0.26mg·h-1mgcat.-1。在4ma的放電電流下可以穩(wěn)定放電33h。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、本發(fā)明通過熱解-刻蝕-活化的策略成功的將co以單個原子的形式原位加入到zif-8中，得到coxzny/nc-t復合材料，該方法易于操作，且得到的材料能夠應用于電催化亞硝酸根還原制氨中以及金屬-no2-電池中，結果表明，材料具備極高的催化效率和極佳的電池性能。

技術特征：

1.一種coxznync復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種coxznync復合材料的制備方法，其特征在于，所述zn(no3)2·6h2o和co(no3)2·6h2o中zn和co的摩爾比為2:1。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種coxznync復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中后處理操作為：將反應液在7500rpm/min下離心5min后收集，再用甲醇洗滌3-4次，常溫下真空干燥過夜，最后在研缽中充分研磨。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種coxznync復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中后處理操作為：在7500rpm/min下用甲醇離心洗滌，常溫下真空干燥過夜。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種coxznync復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中煅燒參數(shù)為：在氮氣氛圍中以5℃/min的升溫速率升溫至900℃，并保持3h。

6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的制備方法制得的coxznync復合材料在電催化亞硝酸根電還原制氨中以及金屬-no2-電池中的應用。

技術總結
本發(fā)明公開了一種Co<subgt;x</subgt;Zn<subgt;y</subgt;NC復合材料的制備方法及應用，通過熱解?刻蝕?活化的策略成功的將Co以單個原子的形式原位加入到ZIF?8中，得到Co<subgt;x</subgt;Zn<subgt;y</subgt;/NC?T復合材料。本發(fā)明的方法易于操作，且得到的材料能夠應用于電催化亞硝酸根還原制氨中以及金屬?NO<subgt;2</subgt;<supgt;?</supgt;電池中，結果表明，材料具備極高的催化效率和極佳的電池性能。

技術研發(fā)人員：葉明富,陳盛祥,王潔悅,吳孔林,王文海,王明月,曹振,李陽,金玲,吳佳熳
受保護的技術使用者：安徽工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10