[发明专利]一种半导体纳米粒子/碳点多孔整体催化剂的制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种半导体纳米粒子/碳点多孔整体催化剂的制备方法及其固氮成氨的应用，属于纳米催化、纳米材料等技术领域。其主要步骤是三聚氰胺泡沫依次浸渍吸附含葡萄糖的硝酸镍和硝酸钴溶液、对苯二甲酸和三乙烯二胺的配体溶液，微波辐射制得含葡萄糖的CoNi‑MOF/三聚氰胺泡沫复合材料，将其氧化和热解，制得半导体Co3O4和NiO纳米粒子以及碳量子点共负载在碳氮基质上的多孔整体复合材料，即半导体纳米粒子/碳点多孔整体催化剂。该制备所用原料成本低，制备工艺简单，反应能耗低，具有工业应用前景。该催化剂用于电催化固氮成氨，具有良好的电化学活性。

主权项

1.一种半导体纳米粒子/碳点多孔整体催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）制备含葡萄糖的CoNi‑MOF/MF的前体混合液将0.40‑0.50 mmol的硝酸钴和硝酸镍的混合物溶于3‑4 mL的DMF中，制得硝酸镍和硝酸钴混合液；所述硝酸钴和硝酸镍的量比为5：5‑7：3；将0.35‑0.40 mmol的葡萄糖溶于1.5‑ 2.0 mL水中，制得葡萄糖溶液；将硝酸镍和硝酸钴溶液、葡萄糖溶液共混，制得含葡萄糖的金属离子混合液；将0.30‑0.35 mmol对苯二甲酸H₂bdc和0.30‑0.35 mmol的 三乙烯二胺ted溶于3‑4 mL的DMF中, 加入0.3‑0.4 mL、质量分数为5%的碳酸钠水溶液，制得配体溶液；将1 cm × 0.5 cm × 1 cm活化的三聚氰胺泡沫MF浸渍在金属离子混合液中，振摇吸附20‑30 min，继续加入配体混合液，制得含葡萄糖的CoNi‑MOF/MF的前体混合液；（2）制备CoNi‑MOF/MF多孔复合材料将含葡萄糖的CoNi‑MOF/MF的前体混合液置入微波炉中加热30‑40 min，微波炉功率为100‑120 W、反应温度为100‑120 ℃，自然冷却到室温，取出三聚氰胺泡沫，将其用水洗涤3次，95℃干燥至恒温，制得负载了葡萄糖和CoNi‑MOF的三聚氰胺整体泡沫，即CoNi‑MOF/MF多孔整体复合材料；（3）CoNi‑MOF/MF多孔复合材料的氧化‑热解将CoNi‑MOF/MF多孔整体复合材料置于管式炉中，空气气氛下290‑310 ℃氧化‑热解2 h，制得半导体Co₃O₄和NiO纳米粒子以及碳量子点共负载在碳氮基质上的多孔整体复合材料，即半导体纳米粒子/碳点多孔整体催化剂。