(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211239726.1 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 安徽大学 地址 230031 安徽省合肥市肥西路3号 (72)发明人 高山　孙桂林　 (74)专利代理 机构 合肥信诚兆佳知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 34159 专利代理师 邓勇 (51)Int.Cl. C08G 83/00(2006.01) C25B 1/04(2021.01) C25B 11/052(2021.01) C25B 11/085(2021.01) B82Y 40/00(2011.01)B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 一种Co-MOFs纳米片状材 料及其应用 (57)摘要 本发明涉及高效电催化水分解制氧催化剂 合成技术领域， 公开了一种Co ‑MOFs纳米片状材 料， 采用水热法制备而成， 包括如下步骤： 将六水 合氯化钴水溶液逐滴加入到L ‑半胱氨酸水溶液 中反应， 离心收集沉淀， 将反应产物洗涤、 干燥后 制得。 本发明制备的薄片状Co ‑MOFs以及刻蚀后 的网状Co ‑MOFs在碱性条件下电催化水分解制氧 表现出优异的催化活性和稳定性； 在1.0MKOH的 碱性电解液中， 电流密度为10mAcm‑2时厚片状 Co‑MOFs的过电位为412mV， 薄片状Co ‑MOFs的过 电位为22 0mV， 而刻蚀后的网状Co ‑MOFs的过电位 仅为90mV， 且在20mAcm‑2的较大电流密度时能稳 定维持超过 100小时； 这种电解环境适应性好、 活 性高、 稳定性好的催化剂具有较高的实际应用价 值。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 115521476 A 2022.12.27 CN 115521476 A 1.一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 采用水热法制备而成， 包括如 下步骤： 将六 水合氯化钴水溶液逐滴加入到L ‑半胱氨酸水溶液中反应， 离心收集沉淀， 将反应产 物洗涤、 干燥后制得。 2.如权利要求1所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述六水合氯化钴水 溶液中六水合氯化钴与水的质量比为： 0.085 6‑0.1598： 1。 3.如权利要求1所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述L ‑半胱氨酸水溶 液与水的质量比为： 0.070 5‑0.0874： 1。 4.如权利要求1所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述L ‑半胱氨酸与六 水合氯化钴的摩尔为比为2 ‑5： 1。 5.如权利要求1所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述水热反应是在恒 温水浴反应槽中进行， 反应温度为10 ‑40℃， 反应时间为0.5 ‑30min。 6.如权利要求1所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述反应产物洗涤采 用水洗2次、 乙醇洗1次； 干燥条件为冷冻干燥10 ‑14h。 7.如权利要求1所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述Co ‑MOFs纳米片状 材料加入硝酸搅拌后离心收集 沉淀， 将反应产物洗涤、 干燥。 8.如权利要求7所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述硝酸的浓度为 6.5‑8.3mol/L。 9.如权利要求7所述的一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 其特征在于， 所述Co ‑MOFs纳米片状 材料与硝酸的质量体积比: 8‑11： 5。 10.一种如权利要求1 ‑9任意一项所述的Co ‑MOFs纳米薄片的应用， 其特征在于， 所述 Co‑MOFs纳米片状材 料应用于电催化水分解制氧。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115521476 A 2一种Co‑MOFs纳米片状材料及其应用 技术领域 [0001]本发明涉及高效电催化水分解制氧催化剂 合成技术领域， 尤其涉及一种  Co‑MOFs 纳米片状材 料及其应用。 背景技术 [0002]化石燃料的消耗和环境问题的加剧限制了全球经济 的增长， 发展清洁、 高效的新 能源体系， 可以从根本上解决资源、 能源和环境问题； 氢气不仅具有很高的燃烧热值， 而且 燃烧产物只有水， 不会产生二次污染， 因此氢气已被列为新的能源； 利用可再生电能电化学 水分解制氢气和氧气已被认为是最有前途的方法 之一。 [0003]在电催化水分解氢气和氧气的反应中， 由于产氧反应(OER)是热力学上不利的过 程， 需要克服很大的过电位， 这将降低能量转换效率和水分解效率， 阻碍了电催化水分解制 氢的实际应用； 为了解决上述问题， 开发高效、 稳定的OER  电催化剂至关重要； 虽然已有研 究证实一 些贵金属氧化物纳米材料如IrO2和RuO2对OER具有较高的电化 学活性， 但这 些材料 的稀缺性和高成本严重限制了它们的大规模工业应用； 因此， 开 发高效、 低成本、 稳定的OER 催化剂具有重要的科 学意义和经济价 值。 [0004]MOFs是由有机配体与金属原子节点之间通过配位键形成的具有周期性的结构单 元， 具有明确的化学结构和易于接近的活性位点， 被广泛应用于均相和非均相催化反应中； 此外， MOFs是高度结晶的固体材料， 易于回收， 在化学和物理攻击下都很坚固； 然而， 迄今为 止所报道的M OFs体系仍然存在质量渗透性低、 导电性差、 活性金属中心 湮灭等问题， 这极大 地限制了它们作为电催化剂的应用； 为了解决上述问题， 需要开 发一种新的超薄超稳结构， 提供更多的反应位 点和良好的导电性， 以提升其OER催化 性能。 发明内容 [0005]为解决MOFs作为OER电催化剂的应用技术问题， 本发明提供一种Co ‑MOFs 纳米片 状材料及其应用。 [0006]本发明采用以下技术方案实现： 一种Co ‑MOFs纳米片状材料， 采用水热法制备而 成， 包括如下步骤： 将六水合氯化钴 水溶液逐滴加入到L ‑半胱氨酸水溶液中反应， 离心收集 沉淀， 将反应产物洗涤、 干燥后制得。 [0007]作为上述方案的进一步改进， 所述六水合氯化钴水溶液中六水合氯化钴与水的质 量比为： 0.085 6‑0.1598： 1。 [0008]作为上述方案的进一步改进， 所述L ‑半胱氨酸水溶液与水的质量比为：  0.0705‑ 0.0874： 1。 [0009]作为上述方案的进一步改进， 所述L ‑半胱氨酸与六水合氯化钴的摩尔为比为2 ‑5： 1。 [0010]作为上述方案 的进一步改进， 所述水热反应是在恒温水浴反应槽中进行， 反应温 度为10‑40℃， 反应时间为0.5 ‑30min。说　明　书 1/5 页 3 CN 115521476 A 3