[发明专利]MOF化合物和非贵金属催化剂的制备方法

说明书

本申请提供一种MOF化合物和非贵金属催化剂的制备方法。所述MOF化合物的自牺牲金属中心和反应活性位点为镁。同时，在本申请提供的非贵金属催化剂的制备方法中，由于MOF化合物的自牺牲中心和反应活性位点为镁，而镁的沸点为1089℃，因此高温热解时，残留的镁会限制活性金属中心的聚集，使得更多的单原子位点被捕获在石墨碳中，这样设置，可提高制备的非贵金属催化剂的活性。

技术领域

本申请涉及电催化剂技术领域，尤其涉及一种MOF化合物和非贵金属催化剂的制备方法。

背景技术

燃料电池具有较高能量密度、环境友好和节约资源等优点，已成为理想的储能设备之一。空气电极或氧电极作为燃料电池的主要反应场所，发生着复杂的氧还原反应和氧析出反应，这些反应因反应动力学性能较差需要借助催化剂提升。贵金属催化剂存在价格昂贵、资源短缺和催化性能单一等缺点，目前，常采用非贵金属催化剂来提升反应速率。

相关技术中常采用锌基-MOF(Metal-Organic Framework，简称MOF)化合物来制备非贵金属催化剂，然而，由于锌的沸点为907℃，这导致在利用锌基-MOF化合物制备非贵金属催化剂，热解温度通常在900℃～1100℃之间，而高温会导致活性金属中心聚集并形成非活性结构，这会限制合成过程中的效率并降低制备得非贵金属催化剂的活性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种MOF化合物和非贵金属催化剂的制备方法。

本申请第一方面提供一种金属有机骨架MOF化合物，所述MOF化合物的自牺牲金属中心和反应活性位点为镁。

进一步地，所述MOF化合物的有机配体包含以下至少一种物质：对苯二甲酸或三乙烯二胺。

进一步地，所述MOF化合物的反应活性位点还包括以下任一种物质：铁、钴或镍。

本申请第二方面提供一种如本申请第一方面提供的MOF化合物的制备方法，所述方法包括：

将金属盐、有机配体在有机溶剂中均匀混合，得到混合物；所述金属盐包括镁盐；

将所述混合物在第一指定温度下反应第一指定时长，得到反应产物；

将所述反应产物依序进行洗涤、真空干燥，得到MOF化合物。

进一步地，所述第一指定温度为100℃～170℃。

进一步地，所述第一指定时长为1h～3h。

进一步地，所述金属盐还包括以下任一种物质：铁盐、钴盐或镍盐。

进一步地，所述有机配体包含以下至少一种物质：对苯二甲酸或三乙烯二胺。

本申请第三方面提供一种利用如本申请第一方面提供的任一MOF化合物制备非贵金属催化剂的方法，所述方法包括：

将所述MOF化合物与含氮添加剂按照指定质量比混合，得到混合粉末；

在氨气气氛下，将所述混合粉末在第二指定温度下热解第二指定时长，得到非贵金属催化剂。

进一步地，所述第二指定温度范围为700℃～1200℃。

进一步地，所述第二指定时长范围为10Min～60Min。

进一步地，所述指定质量比为2：1～5:1。

进一步地，所述含氮添加剂为邻菲罗啉。

本申请提供的MOF化合物和非贵金属催化剂的制备方法，由于MOF化合物的自牺牲中心和反应活性位点为镁，而镁的沸点为1089℃，高温热解时，残留的镁会限制活性金属中心的聚集，使得更多的单原子位点被捕获在石墨碳中，这样，可提高制备的非贵金属催化剂的活性。

附图说明