[发明专利]含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料制备方法及其应用

说明书

本发明属于催化剂领域，公开了一种含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料的制备方法，是取邻氨基苯甲腈经离子热合成法、偶联反应，所得N‑CMPs再与钼酸铵和硫脲经水热反应制得；本发明还公开了含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料用于电催化析氢的一种应用。本发明的制备方法中二硫化钼与基底材料之间形成化学键，使得二硫化钼层与层之间更加稳定，并为电催化析氢反应提供天然的催化中心，从而保证了二硫化钼和基底材料之间的电子转移，加快电子运输，进而提高其导电性能和产氢性能，解决了二硫化钼导电性能差、产氢性能弱的问题，所制含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料用于电催化析氢制备氢能源。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及用于电催化析氢的催化剂，具体地说是一种含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

氢能源作为一种可再生的清洁能源，是未来石化能源的理想替代品。在制备氢能源过程中，电解水制氢被认为是最具应用前景的制氢方法之一。目前，电解水制氢一般采用金属铂作为催化剂，其可以有效降低阴极反应的过电势，促进电解水制氢的反应动力学和反应速率，是现在性能最好的析氢催化剂。金属铂作为一种稀有的贵金属，资源短缺，价格昂贵，导致电解水析氢的生产成本过高，无法广泛应用于实际生产中。二硫化钼是一种类石墨烯结构的层状材料，其合成方法简单、资源丰富，是电解水析氢过程中代替金属铂作为催化剂的理想替代物。但是，由于二硫化钼的层与层之间依靠较弱的范德华力作用，阻碍了电子在层与层之间的传递速度，造成其存在导电性能差、产氢性能弱的问题。因此，急需寻找一种提高二硫化钼的电催化性能的方法，从而取代金属铂用于电解水析氢制备氢能源。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料的制备方法，以解决二硫化钼导电性能差、产氢性能弱的问题；

本发明的另一个目的，是要提供上述制备方法所提供的含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料的制备方法，包括依次进行的以下步骤：

1）制备共轭微孔聚合物

取邻氨基苯甲腈经离子热合成制得三聚喹唑啉单体，再在三氯化铁的氧化偶联作用下，经偶联反应，制得具有共轭多孔的含氮共轭微孔聚合物（简称N-CMPs）；

2）制备含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料

取含氮共轭微孔聚合物、钼酸铵和硫脲经水热反应，制得所述含氮共轭微孔聚合物网络负载二硫化钼复合材料。

作为一种限定，所述离子热合成是在非活性气体保护下，邻氨基苯甲腈通过无水氯化锌催化作用，300~600℃反应16~32h。

作为进一步限定，所述离子热合成结束后，还需分别使用无机酸和蒸馏水进行洗涤，即得三聚喹唑啉单体。

作为更进一步限定，邻氨基苯甲腈与无水氯化锌的摩尔比为1：0.5~2；

所述离子热合成时的反应温度是自室温升温至300~600℃，升温的速率为5℃/min；

无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。

作为第二种限定，所述偶联反应，是在非活性气体保护下，三聚喹唑啉单体溶于氯仿中通过三氯化铁氧化偶联作用，20~110℃反应40~100h；

所述偶联反应结束后，还需使用醇类溶剂和蒸馏水进行洗涤，再使用醇类溶剂萃取，即得含氮共轭微孔聚合物。

作为进一步限定，三聚喹唑啉单体与三氯化铁的重量比为1：2~8；

三聚喹唑啉单体与氯仿的重量体积比为1kg：20~40L；