基于金属有机框架化合物析氢电催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于金属有机框架化合物析氢电催化剂的制备方法，特别涉及一种Cu-M0F@Naf1n析氢催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]据国家统计局数据显示，2011-2014年，中国国内生产总值年均增长8.0%，由高速增长转为中高速增长。分年度看，2011年比上年增长9.5%，2012、2013年均增长7.7%, 2014年增长7.3%，2015年上半年增长7.0%。我国经济迅速发展，工业水平不断提高，然而在这一过程中也出现了一系列的社会与环境问题，其中能源危机与环境污染显得尤为严重。为解决这个问题人们越来越关注清洁能源的发展，例如风能，太阳能等，其中氢能因为其燃烧效率高，储量丰富，无污染物排放，是目前最有前景的能源之一。
[0003]近年来储氢技术与新材料得到了极大地发展，氢能也在多种工业中发挥着更重要的作用。氢能的迅速获取主要得益于氢气能被大量快速的制备，电解水是氢气制备的最常用方法之一，其过程简单，无污染，电解效率高达80%且产物纯度高，使其得到了应用与发展。然而，在商业上氢能的应用还是受到很大的限制，这主要是由于析氢反应中超电势造成的高能耗，导致了制氢成本偏高，因此制备高效、低廉的电催化剂迅速成为近几年广为关注的研究热点。
[0004]析氢催化剂不仅要求材料具有较高的电催化活性，而且材料须具有稳定性。通常使用铂、钯、金等贵金属作为实验室用析氢催化剂，由于该类金属经济价值较高，且地球储量较少，限制其商业化发展。
[0005]开发替代贵金属的析氢电催化剂的关键之一是寻找合适的经济的材料，使析氢催化剂具有较高的催化活性和稳定性，以保证析氢催化剂的析氢效率、稳定性和长循环寿命。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供了一种基于金属有机框架化合物析氢电催化剂的制备方法，制备的Cu-MOF觀af 1n析氢催化剂能够提高析氢反应的效率，并且循环寿命长。
[0007]本发明的Cu-MOF觀af1n析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤:
1)将乙酸铜水合物Cu(0Ac)2H20溶于乙酸制备乙酸铜溶液；
2)将均苯三甲酸(H3BTC)颗粒溶于无水乙醇制备均苯三甲酸溶液；
3)将均苯三甲酸溶液转移至乙酸铜溶液混合；
4)将混合溶液进行超声操作；
5)将混合溶液置入离心管离心操作并活化处理；
6)活化处理后将离心产物置于烘箱干燥处理；
7)将样品与有机溶剂按比例混合后得到Cu-M0F@Naf1n析氢催化剂。
[0008]进一步，所述步骤1)中，铜源为乙酸铜，将乙酸铜水合物溶于乙酸制备乙酸铜溶液。
[0009]进一步，所述步骤3)中，Cu-MOF粉末用溶剂热法制备，乙酸铜是强碱弱酸盐，在溶液中呈弱碱性。与均苯三甲酸混合瞬间就能脱去均苯三甲酸的质子，反应迅速。
[0010]进一步，所述步骤4)中，超声功率为80%，超声时间为1小时。
[0011]进一步，所述步骤5)中，离心速度为12000rpm，离心时间为1分钟，并使用乙醇和丙酮进行活化。
[0012]进一步，所述步骤6)中，先加热温度为80°C，加热时间为2小时；后加热温度升至100°C，加热时间为1小时。
[0013]进一步，所述步骤7)中，Cu_M0F/Naf1n/C2H50H三种材料的比例依次为1:10:1.5(mg/μL/mL)。
[0014]本发明的有益效果在于:本发明利用溶剂热的方法混合乙酸铜溶液和均苯三甲酸溶液制备Cu-MOF，并且利用了超声辅助的方法，有效提高了 Cu-MOF的有序孔结构程度从而使其具有良好传输质子的独特物理性质，然后使用离心、活化等操作，去除杂质分子的同时提高Cu-MOF的结晶化程度，Cu-MOF与Naf1n形成具有导电性的复合材料，因此将其作为析氢催化剂，不但可以提高析氢反应的析氢效率，而且可以大大地延长循环使用寿命；本发明制备的Cu-MOFONaf1n析氢催化剂具有较高的催化活性和稳定性，以保证析氢催化剂的析氢效率、稳定性和长循环寿命，能够用于常规条件下的析氢反应。
【附图说明】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
图1为实施例1和比较例1制备得到的Cu-MOF的XRD图；
图2为实施例1和比较例1制备得到的Cu-MOF的TG图；
图3为实施例1和比较例1制备得到的Cu-MOF的BET曲线及粒径分布图；
图4为实施例1和比较例1制备得到的Cu-MOF觀af 1n析氢催化剂的SEM及截面图； 图5为实施例1和比较例1、比较例2制备得到的Cu-MOFONaf1n析氢催化剂的CV曲线；
图6为实施例1和比较例1、比较例2制备得到的Cu-MOFONaf1n与GCE析氢催化剂的LSV曲线；
图7为实施例1和比较例1、比较例2制备得到的Cu-MOFONaf1n与GCE析氢催化剂的Tafel曲线；
图8为实施例1和比较例1制备得到的Cu-MOFONaf1n析氢催化剂的稳定性CV曲线。
【具体实施方式】
[0016]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0017]实施例1
实施例1的Cu-M0F@Naf1n析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤:
1)将乙酸铜水合物Cu(0Ac)2H20溶于乙酸制备乙酸铜溶液；
2)将均苯三甲酸(H3BTC)颗粒溶于无水乙醇制备均苯三甲酸溶液；
3)将均苯三甲酸溶液转移至乙酸铜溶液混合； 4)将混合溶液进行超声操作；
5)将混合溶液置入离心管离心操作并活化处理；
6)活化处理后将离心产物置于烘箱干燥处理；
7)将样品与有机溶剂按比例混合后得到Cu-MOF@Naf1n析氢催化剂。
[0018]比较例1
比较例1的Cu-M0F@Naf1n析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤:
1)将乙酸铜水合物Cu(0Ac)2H20溶于乙酸制备乙酸铜溶液；
2)将均苯三甲酸(H3BTC)颗粒溶于无水乙醇制备均苯三甲酸溶液；
3)将均苯三甲酸溶液转移至乙酸铜溶液混合；
4)将混合溶液进行超声操作；
5)将混合溶液置入离心管离心操作；
6)将离心产物置于烘箱干燥处理；
7)将样品与有机溶剂按比例混合后得到Cu-M0F@Naf1n析氢催化剂。
[0019]比较例2
比较例2做空白对照，仅是用于电化学测试对照。
[0020]图1为实施例1和比较例1制备得到的Cu-MOF的XRD图，如图1所示，可以看