【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于共軛配位聚合物材料，涉及一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、氨是現代農業、紡織、醫藥和塑料生產等領域的重要化學原料，同時也是一種理想的氫能載體。目前，幾乎90％的氨都是通過傳統的哈伯-博施法制備的，該方法涉及到氮氣和氫氣在高溫(>400℃)高壓(>200atm)環境下反應，這個過程不僅消耗了大量的能源，而且由于使用天然氣重整來產生所需的h2，也導致了大規模的二氧化碳排放。因此，采用低能耗的電催化方法合成氨具有重要意義。
2、電催化氮還原作為一種潛在的綠色合成氨技術，可在常溫常壓下進行，極具潛力。然而，氮氣分子的高離解能(941kj?mol-1)和其在水性電解質中的低溶解度，以及競爭性析氫副反應的限制，限制了電催化氮還原催化活性的提升。開發高活性和高選擇性的氮還原催化劑是解決該問題的有效途徑。
3、共軛配位聚合物材料具有結構可設計性強、導電性優良、比表面積大等優勢，在電催化領域得到了廣泛關注。通過共軛配位聚合物催化劑的結構設計，可以提高其催化活性，但如何同時提高其催化活性和選擇性仍然是一個挑戰。
4、離子液體由酸和堿結合組成，在環境溫度下呈現液態，具有可逆的質子傳輸性質，且制備方便、粘度低、環保，其對各種氣體反應物具有較高的溶解度、更快的氣體擴散能力、協同催化效應以及抑制活性氫物種重組的特性，被認為是優化催化劑局部環境有前景的化學物質。而研究發現，改變催化劑表面的局部環境可以有效地促進整體反應過程。將離子液體與共軛配位聚合物催化劑通過
技術實現思路
1、專利技術目的：針對現有技術存在的問題與不足，本專利技術提供一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料及其制備方法與應用，其制備條件溫和，離子液體中的陽離子與共軛配位聚合物之間的強電子相互作用，疏水電極表面微環境的構建使制備的共軛配位聚合物/離子液體復合材料對電催化氮還原反應具有較高的催化活性。
2、本專利技術的第一個方面，是提供一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料由共軛配位聚合物和離子液體通過強電子相互作用復合而成，其中，
3、所述共軛配位聚合物是由金屬單原子和共軛有機配體構筑而成，所述金屬單原子包括鐵、鈷、鎳、銅、鋅中的至少一種，所述共軛有機配體包括1,2,4,5-苯四胺四鹽酸鹽、2,3,6,7,10,11-六亞氨基三苯基、2,5-二氨基-1,4-二羥基苯、鹽酸多巴胺、吡啶中的至少一種，
4、所述離子液體包括1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、n-丁基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、1-羧基丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺中的至少一種。
5、在一種實施案例中，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料呈納米棒狀形貌，尺寸為50-100nm。
6、在一種實施案例中，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料的電解液接觸角≥140°。
7、進一步，在一種實施案例中，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料的電解液接觸角為140°-150°。
8、進一步，在一種實施案例中，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料的電解液接觸角為144°。
9、本專利技術的第二個方面，是提供一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
10、(1)使用水作為溶劑，分別溶解金屬鹽、共軛有機配體、離子液體，超聲均勻得溶液i,溶液ii,溶液iii；
11、(2)將溶液i,溶液ii,溶液iii混合，超聲均勻得反應前驅體溶液；
12、(3)向反應前驅體溶液中加入氨水，超聲均勻得混合物溶液；
13、(4)所述混合物溶液在攪拌條件下進行配位化學反應；
14、(5)通過離心收集沉淀產物，并進行洗滌；
15、(6)將洗滌后的粉末進行干燥。
16、在一種實施案例中，所述步驟(1)中金屬鹽包括氯化鐵、硝酸鐵、氯化鈷、硝酸鈷、氯化鎳、硝酸鎳、氯化銅、硝酸銅、氯化鋅、硝酸鋅中的至少一種。優選為氯化鎳。
17、在一種實施案例中，所述步驟(1)中共軛有機配體包括1,2,4,5-苯四胺四鹽酸鹽2,3,6,7,10,11-六亞氨基三苯基、2,5-二氨基-1,4-二羥基苯、鹽酸多巴胺、吡啶中的至少一種。
18、在一種實施案例中，所述步驟(1)中離子液體包括1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、n-丁基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、1-羧基丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺中的至少一種。
19、在一種實施案例中，所述步驟(1)中金屬鹽與共軛有機配體的摩爾比為1:(0.5-1.5)。優選為1:1。
20、在一種實施案例中，所述步驟(1)中金屬鹽、共軛有機配體的總質量與離子液體的質量比為1:(0.05-0.25)。
21、進一步，在一種實施案例中，金屬鹽、共軛有機配體的總質量與離子液體的質量比為1:(0.1-0.2)。優選為1:0.25。
22、在一種實施案例中，所述步驟(1)中金屬鹽、共軛有機配體及離子液體在水中的溶解濃度獨立地為0.01-0.08mol·l-1。
23、進一步，在一種實施案例中，金屬鹽、共軛有機配體在水中的溶解濃度獨立地為0.02-0.04mol·l-1，優選的為0.02mol·l-1。
24、進一步，在一種實施案例中，離子液體在水中的溶解濃度獨立地為0.03-0.07mol·l-1，優選的為0.0314mol·l-1。
25、在一種實施案例中，所述步驟(1)中超聲時間為5-30min，優選為20min。
26、在一種實施案例中，所述步驟(2)中超聲時間為10-30min，優選為20min。
27、在一種實施案例中，所述步驟(3)中氨水的添加量為5-10ml/mmol金屬鹽，優選的為8ml。
28、在一種實施案例中，所述步驟(3)中氨水的質量濃度為25％-28％；優選為27％。
29、在一種實施案例中，所述步驟(3)中超聲時間為1-3min，優選為2min。
30、在一種實施案例中，所述步驟(4)中所述反應時間為5-12h，優選為10h。
31、在一種實施案例中，所述步驟(5)中所述離心條件為8000-12000rpm，離心時間為2-5min，優選為10000rpm，離心時間為3min。
32、在一種實施案例中，所述步驟(5)中所述洗滌溶劑包括水、乙醇、丙酮的其中至少一種。
33、進一步，在一種實施案例中，所述步驟(5)中所述洗滌包括依次用水、乙醇、丙酮進行洗滌。
34、進一步，在一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料，其特征在于，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料由共軛配位聚合物和離子液體通過強電子相互作用復合而成，其中，
2.根據權利要求1所述的共軛配位聚合物/離子液體復合材料，其特征在于，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料呈納米棒狀形貌，尺寸為50-100nm；和/或
3.一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中金屬鹽包括氯化鐵、硝酸鐵、氯化鈷、硝酸鈷、氯化鎳、硝酸鎳、氯化銅、硝酸銅、氯化鋅、硝酸鋅中的至少一種；和/或
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述超聲時間為10-30min。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中氨水的質量濃度為25％-28％；和/或
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述反應時間為5-12h。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中所述離心條件為8000
9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中所述干燥條件為40-80℃，烘箱真空干燥3-10h。
10.一種如權利要求1或2所述的共軛配位聚合物/離子液體復合材料，或如權利要求3-9任一所述方法制備的共軛配位聚合物/離子液體復合材料的用途，包括應用于催化、吸附、傳感、電化學儲能、電磁屏蔽或吸波領域；和/或
...【技術特征摘要】
1.一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料，其特征在于，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料由共軛配位聚合物和離子液體通過強電子相互作用復合而成，其中，
2.根據權利要求1所述的共軛配位聚合物/離子液體復合材料，其特征在于，所述共軛配位聚合物/離子液體復合材料呈納米棒狀形貌，尺寸為50-100nm；和/或
3.一種共軛配位聚合物/離子液體復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中金屬鹽包括氯化鐵、硝酸鐵、氯化鈷、硝酸鈷、氯化鎳、硝酸鎳、氯化銅、硝酸銅、氯化鋅、硝酸鋅中的至少一種；和/或
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述超聲時間為10-30min。
【專利技術屬性】
技術研發人員：張龍生，宋元昊，謝宇鋒，張守罕，丁奕丹，馬紫薇，劉天西，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：
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