一种钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂及其制备方法和应用

摘要

一种基于金属有机骨架化合物的钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂及其制备方法和应用。本发明以金属有机骨架化合物[Co(O‑BDC)(bbp)]为前驱体，经高温煅烧制备了钴碳孔状氧还原电催化剂，其中碳材料继承了其多孔结构，钴单质均匀负载在碳材料上。本发明所述氧还原电催化剂具有高的导电性和比表面积，有效降低了氧还原的过电位，通过旋转圆盘电极以及旋转环盘电极表明其氧还原过程是较为理想的4电子氧还原催化过程。该电催化剂充分发挥了金属钴和碳材料在电催化方面的协同作用，对开发新型电化学催化剂及能源转换和储存器件具有重要的理论和实际意义。

主权项

一种钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂，其特征在于所述电催化剂是以MOF化合物[Co(O‑BDC)(bbp)]为前驱体，经高温煅烧后得到钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂，记为Co/NPCC；所述钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂Co/NPCC的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(a)MOF化合物[Co(O‑BDC)(bbp)]的制备将0.120g六水合氯化钴(0.5mmol)、0.137g 1,3‑二苯并咪唑基丙烷(0.5mmol)、0.092g羟基间苯二酸(0.5mmol)和0.060g氢氧化钠(1.5mmol)加入到含有10mL去离子水的聚四氟乙烯衬底不锈钢反应釜中，将盖封好后于160℃水热反应72h，冷却至室温后过滤洗涤干燥，得到粉色的MOF化合物[Co(O‑BDC)(bbp)；(b)钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂Co/NPCC的制备将步骤(a)中所得的MOF化合物[Co(O‑BDC)(bbp)]研磨成粉末，取一定量放在瓷舟中于管式炉中，在氮气氛围下以5℃/min的速率加热，先升高到250℃加热2h，再加热到500～800℃煅烧4h，得到所述的钴碳孔状纳米复合物氧还原电催化剂Co/NPCC。