[发明专利]具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料及制备方法

说明书

具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料的制备及其催化性能，它涉及具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料及制备方法。本发明的目的是要解决现有三维多酸基超分子结构不易合成和电催化性能单一的问题。具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料的分子式为[H₇CuW₁₂O₄₀]₂·(C₁₂N₂H₁₀)₅·5H₂O。合成方法：一、制备反应液；二、将反应液在聚四氟乙烯反应釜中反应4天，再以每小时10℃的方式降至室温。具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料修饰的玻碳电极作为电催化剂还原过氧化氢和亚硝酸根离子，具有良好的电催化性能。本发明可获得具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料。

技术领域

本发明涉及具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料及制备方法。

背景技术

多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POMs)，简称多酸，是一类具有均一纳米尺寸、组成结构可调、独特理化性质的无机多金属氧簇，是由前过渡金属离子(M)和氧相连接而形成的一类金属-氧簇化合物。

多酸阴离子作为无机建筑单元，其表面具有丰富的氧原子以及较高的电荷密度，其构建的多酸基材料现已成为多酸化学和材料化学研究的热点内容之一，其中Keggin型多酸是研究最多的一种类型。

超分子体系的组装主要依赖短连接的范德华力、氢键、π–π堆积作用以及C–H···π相互作用，将具有形成氢键潜力或带有官能团的有机小分子引入到反应体系当中，通过设计组装，有预测性的形成多种多样的超分子是目前晶体工程中热门研究领域之一。

有机－无机杂化的多酸基化合物研究分支发展至今已分为两大方向:(一)多酸阴离子利用其表面丰富的端氧或桥氧通过金属－氧键来连接金属有机络合物单元构筑多酸基框架，也就是说多酸阴离子在该类化合物中起到无机连接体的作用；(二)多酸阴离子同样利用表面丰富的氧原子，与金属有机络合物单元或者单纯有机配体利用氢键作用形成超分子网络，即多酸阴离子作为超分子合成子.多酸阴离子在构筑材料的结构中经常扮演着不同的角色，比如，作为模板、连接点、抗衡离子等，从而使材料的结构具有1D、2D和3D的多样性特征。

多酸在通常状态下为完全的氧化态，可以以完全或不完全的质子化形式存在，同时多酸中金属离子的存在可以提供接受电子的空轨道，具有良好的氧化还原性能。然而，研究发现由于经典多酸溶于水和一些有机溶剂，导致其作为催化剂材料修饰电极易脱落不稳定，催化剂寿命短。同时，经典多酸本身比表面积很小，表面活性位点较少且易聚集，限制了其固有催化性能的发挥，因此为了解决经典多酸作为催化剂材料修饰电极易脱落的问题，研究制备催化性能良好的多酸基超分子化合物成为目前重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的是要解决现有经典多酸易溶于水，作为催化剂材料修饰电极易脱落不稳定的问题，而提供具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料及制备方法。

具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料的化学式为[H₇CuW₁₂O₄₀]₂·(C₁₂N₂H₁₀)₅·5H₂O，其中空间群为单胞参数为β＝87.895(1)，Z＝1。

具有双功能电催化性能的多酸基超分子材料及制备方法方法，是按以下步骤完成的：