本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，具體涉及一種用于電解堿水的陽(yáng)極催化劑——金屬有機(jī)框架材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，天然水能作為一種潛在的可再生能源，逐漸受到關(guān)注。其中，電解堿水制氫技術(shù)因其原料豐富、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種極具潛力的能源轉(zhuǎn)換方式。電解堿水制氫過(guò)程中，陽(yáng)極析氧催化劑的性能直接影響到電解槽的效率和能量消耗。
2、目前，常用的陽(yáng)極析氧催化劑主要有貴金屬、氧化物和復(fù)合材料等，但它們存在成本高、穩(wěn)定性差、催化活性有限等問(wèn)題。
3、公布號(hào)為cn111905827a的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種鎳基異質(zhì)復(fù)合材料的制備方法及在催化甲醇氧化上的應(yīng)用，具體為通過(guò)水熱法新合成一例ni-mof,同時(shí)引進(jìn)fe3o4/niooh構(gòu)筑異質(zhì)復(fù)合材料將其作為甲醇氧化的正極催化劑材料，探究其在甲醇氧化中的應(yīng)用。該專(zhuān)利利用有機(jī)配體2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸、1,4-雙(咪唑)丁烷與硫酸鎳在n,n-二甲基甲酰胺、去離子水和koh混合溶液中進(jìn)行自組裝得到的多孔金屬有機(jī)框架材料，將合成材料組裝成三電極體系進(jìn)行甲醇氧化的測(cè)試，該專(zhuān)利的優(yōu)點(diǎn)是：該金屬有機(jī)框架材料合成工藝簡(jiǎn)單、結(jié)晶純度高；并且結(jié)構(gòu)新穎，孔隙率大；fe3o4/niooh的摻入具有低溫、安全、無(wú)有害溶劑的優(yōu)點(diǎn)。但該材料的穩(wěn)定性及催化活性較差，因此還有待進(jìn)一步改善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于如何解決現(xiàn)有陽(yáng)極析氧催化劑所存在的穩(wěn)定性差、催化活性低的問(wèn)題。
2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：
3、本發(fā)明的第一方面提出一種nife基金屬-有機(jī)框架材料的制備方法，包括以下步驟：
4、以2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸(dhtp)和2-羥基對(duì)苯二甲酸(htp)為有機(jī)連接體，以鎳鹽和鐵鹽為金屬中心的來(lái)源，在醇溶液中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，獲得nife基金屬-有機(jī)框架材料。
5、優(yōu)選的，所述2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸(dhtp)和2-羥基對(duì)苯二甲酸(htp)的摩爾比為(1～4)：(1～3)。
6、優(yōu)選的，所述鎳鹽可選乙酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳、磷酸鎳中的任一種，鐵鹽可選乙酸亞鐵、硝酸鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、磷酸亞鐵中的任一種。
7、優(yōu)選的，所述鎳鹽和鐵鹽的摩爾比為(0.5～3)：(1～3)。
8、優(yōu)選的，所述醇溶液可選甲醇、乙醇中的一種，進(jìn)一步優(yōu)化后優(yōu)選乙醇作為反應(yīng)溶劑。
9、優(yōu)選的，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為120～200℃，進(jìn)一步優(yōu)選為175℃。
10、優(yōu)選的，所述溶劑熱反應(yīng)的時(shí)間為6～15h，進(jìn)一步優(yōu)選為12h。
11、本發(fā)明的第二方面提出上述制備方法制得的nife基金屬-有機(jī)框架材料。
12、本發(fā)明的第三方面提出上述nife基金屬-有機(jī)框架材料作為陽(yáng)極催化劑在電解堿水中的應(yīng)用。
13、優(yōu)選的，將上述nife基金屬-有機(jī)框架材料安置在三電極電解池中，以ph為14的海水為電解液并施加電壓，1a?cm-2電流密度的過(guò)電位為280-350mv，穩(wěn)定性為60-500h。
14、本發(fā)明的有益效果在于：
15、1、本發(fā)明以2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸和2-羥基對(duì)苯二甲酸為有機(jī)連接體，乙酸鎳和氯化亞鐵為金屬中心，在醇溶液中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，合成金屬有機(jī)框架材料。主要的性能增益來(lái)自于缺失側(cè)鏈羥基配體(2-羥基對(duì)苯二甲酸)的引入，可在維持金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上制造更多的欠配位的金屬中心，即反應(yīng)位點(diǎn)。
16、2、該材料在三電極體系、ph＝14的堿水電解液中的oer性能η1000＝280-350mv，穩(wěn)定性為60-500h，具有耐堿水腐蝕特性及超高的電解穩(wěn)定性。該方法可以實(shí)現(xiàn)高效的堿水電解，實(shí)現(xiàn)天然水的資源化利用，應(yīng)用前景廣闊。
1.一種nife基金屬-有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸和2-羥基對(duì)苯二甲酸的摩爾比為(1～4)：(1～3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽和鐵鹽的摩爾比為(0.5～3)：(1～3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽為乙酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳、磷酸鎳中的任一種，鐵鹽為乙酸亞鐵、硝酸鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、磷酸亞鐵中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述醇溶液為甲醇、乙醇中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為120～200℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑熱反應(yīng)的時(shí)間為6～15h。
8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的制備方法制得的nife基金屬-有機(jī)框架材料。
9.權(quán)利要求8所述的nife基金屬-有機(jī)框架材料作為陽(yáng)極催化劑在電解堿水中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，將nife基金屬-有機(jī)框架材料安置在三電極電解池中，以ph為14的海水為電解液并施加電壓。