[发明专利]一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：聚合反应是在无水无氧的惰性环境中进行，将催化剂双-(1，5-环辛二烯)镍，以及助催化剂2,2'-联吡啶和1,5-环辛二烯加入到有机溶剂当中，加热搅拌至完全溶解；然后将反应混合单体加入到上述溶液中，加热反应；反应结束后，待冷却至室温，向其中滴加盐酸，并不断搅拌，至溶液变为掺杂有絮状沉淀的透明绿色溶液；将上述沉淀过滤，并先后用三氯甲烷、四氢呋喃、去离子水洗涤，所得的共价有机聚合物在真空条件下进行干燥；

步骤2)：将合成的共价有机聚合物、金属源，加入到有机溶剂中，超声分散均匀，在加热的条件下回流反应，待反应结束，冷却至室温，然后过滤收集沉淀，并用乙醇洗涤，所得的金属掺杂共价有机聚合物在真空条件下进行干燥；

步骤3)：将合成的金属掺杂共价有机聚合物用研钵研磨均匀，再依次向其中加入原硅酸四乙酯和甲酸研磨均匀，将获得的产物干燥；随后将得到的二氧化硅包覆的金属掺杂共价有机聚合物放入瓷舟中，然后把瓷舟放入石英管中，在惰性氛围下热解，并冷却至室温；将得到的碳化物加入到氢氟酸溶液中除去二氧化硅模板，过滤收集产物，并用去离子水洗涤数次，将获得的产物在下真空干燥，得到高效的氧还原/氧析出双功能催化剂。

2.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)催化剂与两种助催化剂的摩尔比为(0.5-4):1:1，催化剂与混合单体的摩尔比为(1-7):1，反应加热温度为65-130℃，反应时间为6-24小时。

3.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的混合单体为间-四(对-溴苯基)卟啉单体A和以下单体B中的3,8-二溴菲咯啉、对二溴苯、2-甲基-3,5-二溴吡啶、2,5-二溴吡啶等中的一种或几种，单体A和单体B的摩尔比优选为1：(1-10)。

4.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的共价有机聚合物与金属源的质量比为(1-10):1。

5.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的金属源为氯化铁、氯化镍、氯化钴、九水合硝酸铁、六水合硝酸钴等中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，甲苯，氯苯中的一种或几种，每毫摩尔量的催化剂所对应的有机溶剂体积为10-40mL；

步骤2)中所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，甲苯，氯苯中的一种或几种，回流温度为60-160℃，回流时间为8-20小时，真空干燥温度70-120℃，真空干燥时间8-15小时。

7.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，步骤3)中所述的每毫升原硅酸四乙酯和甲酸的混合物所对应的金属掺杂共价有机聚合物的质量为0.1-5克，干燥温度50-100℃，干燥时间8-15小时。其中原硅酸四乙酯和甲酸的体积比为(1-5)：1。

8.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，步骤3)中所述煅烧过程以1-10℃/min的速率升温至200-400℃，保温0.5-3小时；最后再以1-10℃/min的速率升温至700-1000℃，保温1-5小时。

9.按照权利要求1所述的一种合成高效氧还原/氧析出双功能催化剂的制备方法，步骤3)中所述煅烧过程使用的惰性气体为氮气、氩气中的一种；步骤3)中所述氢氟酸溶液的质量百分比浓度为5％-20％。

10.按照权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的氧还原/氧析出双功能催化剂。