镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物电催化剂的制备方法

摘要

本发明提供了一种镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物电催化剂制备方法，属于化学领域。制备方法为醋酸镍和1,1’-二茂铁二羧酸在DMF溶剂中水热一步法成型。该催化剂具备以下优点：(1)制备方法简单，原料成本低，容易实现大规模制备，有望获得商业应用。(2)该配合物催化剂具有高氧还原催化活性。

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物电 催化剂的制备方法。

背景技术

燃料电池正极催化剂活性和成本限制了现在燃料电池的发展。常用商业催化 剂为铂基催化剂、银基催化剂等贵金属材料，它们拥有良好的氧还原催化活性， 但是过高的成本限制了他们的扩大化应用以及在大型燃料电池中的普及，难以商 业化；碳材料电导率高且成本低，但是对应的氧还原催化活性低。

为了满足社会对大电流大功率的低成本电池的需求，开发高效廉价的氧还原 催化剂是非常必要的。在探索新型高性能燃料电池正极催化剂的过程中，金属配 合物由于其高共轭结构和化学稳定性，使之成为最有希望替代贵金属基催化剂的 材料。但是金属配合物的电催化氧还原性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种镍(II)-1,1’-二茂铁二 羧酸配合物电催化剂的制备方法，该配合物催化剂具有高氧还原催化活性，容易 实现大规模制备，有望获得商业应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物电催化剂的制备方法，它包括以下 步骤：

(1)配置醋酸镍和1,1’-二茂铁二羧酸混合溶液；

(2)将步骤(1)所得混合溶液置于特氟龙内胆中，在烘箱内进行反应；

(3)将步骤(2)所得产物离心烘干。

其中：

步骤(1)：将醋酸镍和等摩尔量的1,1’-二茂铁二羧酸溶解在12mLN，N-二甲 基甲酰胺(DMF)中，获得浓度均为0.05mol/L混合溶液。

步骤(2)：特氟龙内胆为25mL规格，加热温度为160℃，反应时间为10小时。

步骤(3)：离心转速为9000rpm，离心后水洗3遍，乙醇洗3遍，60℃真空干 燥。

与现有技术相比，本发明所述制得的镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物具有以 下优点：

(1)制备方法简单，原料成本低，容易实现大规模制备，有望获得商业应用。

(2)该配合物催化剂具有高氧还原催化活性。

附图说明

图1是实施例1所制得的镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物的扫描电镜图。

图2是实施例1所制得的镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物的循环伏安曲 线。

图3是实施例1所制得的镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物的线性扫描曲 线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明，但并不因此而限制本 发明的内容。

实施例1：

一种镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物电催化剂的制备方法，它包括以下 步骤：

步骤一：将醋酸镍和等摩尔量的1,1’-二茂铁二羧酸溶解在12mLDMF中， 浓度均为0.05mol/L。

步骤二：将步骤一所得溶液转移到特氟龙内胆中，特氟龙内胆为25mL规格， 然后装进釜壳，在烘箱中加热反应，加热温度为160℃，反应时间为10小时。

步骤三：对步骤二反应产物进行离心分离，离心转速为9000rpm，离心后 水洗3遍，乙醇洗3遍，60℃真空干燥。

本实施例的一种镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物电催化剂的制备方法所 制得的镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物为一种块体状粉末材料，如图1所示。 本发明使用的催化剂性能的测试方法如下：

称取5mg本实施例制备的催化剂，加入1mLNafion溶液(Nafion质量分数为 0.05％,溶剂水与异丙醇的体积比为8:2)，超声分散后得到5mg/mL的混合液。使 用1-10μL移液枪取5～15μL混合液滴于直径为5mm的玻碳电极表面，在室 温下晾干后作为工作电极。在三电极体系中(参比电极：饱和甘汞SCE电极，对 电极：直径为1mm的螺旋铂丝，电解液：0.1mol/LKOH水溶液)进行氧还原催化 性能测试，旋转电极购自PINE公司。

图2为镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物的循环伏安曲线。工作电极旋转 速度为1600rpm，扫速为50mV/s。

图3为镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物的线性扫描曲线。工作电极旋转 速度为1600rpm，扫速为5mV/s。

从图中可以看出，镍(II)-1,1’-二茂铁二羧酸配合物的氧还原起始电位为 -9mV，十分接近贵金属催化剂铂碳的0V，具备良好的氧还原催化能力。

在本发明的所有附图中，所有的电位值均已换算为相对于标准氢电极(NHE)的电 位。