双金属调控对ZIF-67电化学性能影响研究*

贾海浪,顾 磊，孙选龙，龚炳泉，包政律

(江苏理工学院化学与环境工程学院，江苏 常州 213001)

金属有机框架(MOFs)材料是目前电催化剂研究的方向之一，以MOFs为模板或者前驱体通过高温碳化后获得的多孔碳材料具有优异的电催化性能。类沸石咪唑金属骨架材料(ZIFs)作为MOFs的子类，兼具了MOFs比表面积高、性质可控等性能，自身还有良好的稳定性[1-3]。本文合成了ZIF-67，并通过调控金属锌与钴的比例合成了Co/Zn-ZIF。ZIF-67在900 ℃高温碳化之后实际上成为了一种负载钴纳米颗粒的N掺杂石墨烯或者是一种负载钴纳米颗粒的并含有Co-N-C结构的石墨烯材料，但ZIF-67高温碳化之后表面的Co会发生聚集堆积现象，因此为了抑制钴的聚集，所以设计摩尔比1:1的六水合硝酸锌和六水合硝酸钴一起和二甲基咪唑进行生长得到Co/Zn-ZIF，900 ℃高温下锌会挥发掉，而剩下的钴元素间隔就比较大，这样可以有利于抑制堆积聚集的现象，从而提高催化性能[4-5]。

1 实 验

1.1 ZIF-67的合成

称取六水合硝酸钴4.349 g，二甲基咪唑4.910 g，将其分别溶解于两份150 mL无水甲醇溶液中，在磁力搅拌器上将两份溶液混合，室温下搅拌2 h，然后在静止一天。离心收集紫色沉淀，期间用无水甲醇润洗，最后置于真空干燥箱中干燥，得到ZIF-67紫色粉末。

1.2 Co/Zn-ZIF的合成

控制六水合硝酸锌和六水合硝酸钴按照摩尔比为1:1，称取六水合硝酸锌2.686 g，六水合硝酸钴1.716 g，二甲基咪唑4.910 g。混合之后与二甲基咪唑分别溶解于两份150 mL无水甲醇溶液中，之后步骤与上述相同。

1.3 ZIF-67-T和Co/Zn-ZIF-T的制备

将ZIF-67和Co/Zn-ZIF粉末分别均匀的铺在两个刚玉坩埚中，置于管式炉中，在氮气下以 5 ℃/min的速率升温至900 ℃，保温3 h后自动冷却至室温，紫色粉末完全变成黑色粉末。……