一種用三芳基咔咯鈷配合物作電催化劑還原分子氧的方法技術

本發明專利技術公開了一種用三芳基咔咯鈷配合物作電催化劑還原分子氧的方法，屬于分子氧的催化還原技術領域。在1.0摩爾/升的高氯酸水溶液中還原空氣中的分子氧。將三芳基咔咯鈷電催化劑吸附在熱解石墨電極上，以高氯酸為支持電解質，在一定的電位下催化還原空氣中的分子氧。由旋轉環盤電極技術檢測并確定了三芳基咔咯鈷在本發明專利技術的實驗條件下電催化還原空氣中分子氧的產物為過氧化氫和水。三芳基咔咯鈷電催化劑用量少，催化效果好，可以應用于燃料電池的陰極材料，仿生催化氧氣還原等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑還原分子氧的方法，屬于分子氧的催化還原

技術介紹
分子氧的催化還原反應是一類十分重要的化學反應，特別在電化學能源(諸如氫氧燃料電池，金屬-空氣電池)和生物能源轉換方面尤為突出。當分子氧通過兩電子或四電子途徑還原生成過氧化氫或水時，即可釋放出相應的能量。作為燃料電池的陰極反應，一是要求分子氧能在較正的電位下被還原，二是希望能夠盡可能地通過四電子反應將分子氧還原為水，從而有效地提高其反應速率和能量利用效率。選擇利用合適的催化劑則是實現這種設想的有效途徑。貴金屬鉬及其合金是最早應用于電催化還原分子氧的催化劑，它們的催化效果較好，但是其價格昂貴、應用成本很高，因此在實際生產中的應用受到很大程度 的限制。所以尋找價格低、易合成、效果好的催化劑一直是有關研究領域的重要課題。已有的研究表明，葉啉類金屬配合物(包括卟啉、咔咯和酞菁等大環金屬配合物)具有良好的電催化還原分子氧的性能，應用前景廣闊。咔咯是由四個吡咯環通過三個亞甲基相連形成的具有芳香性的卟啉類大環化合物，它們能穩定結合較高氧化態的金屬離子，形成的金屬咔咯配合物具有獨特的光化學、電化學、光生物、光物理性質，因此在催化劑、傳感器、太陽能電池以及醫藥等領域都具有廣泛的應用價值。本專利技術將三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑應用于分子氧的電化學催化還原，發現在本專利技術的催化條件下，三芳基咔咯鈷配合物能夠使分子氧較容易地催化還原為過氧化氫和水。
技術實現思路
本專利技術涉及一種用三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑還原分子氧的方法。在特定的催化條件下，電化學催化還原分子氧生成過氧化氫和水。一種用三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑還原分子氧的方法，按照下述步驟進行 (1)催化電極的準備用二氯甲烷配制濃度為1.O X 10_3mol/L的三芳基咔咯鈷金屬配合物的溶液，將熱解石墨電極浸入該溶液中，5到10秒后取出自然晾干作為盤工作電極備用; (2)電化學實驗采用三電極體系涂有電催化劑的熱解石墨電極為旋轉盤工作電極，鉬絲為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，電解液為1. O mol/L的高氯酸水溶液； (3)溶液中分子氧的來源向電解液中通純凈的壓縮空氣并使其飽和； (4)旋轉盤工作電極的掃描電位電催化還原時掃描電位控制在+0.6到-O. 2 V ; (5)旋轉環電極施加電位控制恒定電位在+1.0V。其中所述的電催化劑為三芳基咔咯鈷金屬配合物，其分子結構通式如下權利要求1.一種用三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑還原分子氧的方法，其特征在于按照下述步驟進行(1)催化電極的準備用二氯甲烷配制濃度為1.O X 10_3mol/L的三芳基咔咯鈷金屬配合物的溶液，將熱解石墨電極浸入該溶液中，5到10秒后取出自然晾干作為盤工作電極備用;(2)電化學實驗采用三電極體系涂有電催化劑的熱解石墨電極為旋轉盤工作電極， 鉬絲為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，電解液為1. O mol/L的高氯酸水溶液；(3)溶液中分子氧的來源向電解液中通純凈的壓縮空氣并使其飽和；(4)旋轉盤工作電極的掃描電位電催化還原時掃描電位控制在+0.6到-O. 2 V ;(5)旋轉環電極施加電位控制恒定電位在+1.0V。2.根據權利要求1所述的一種用三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑還原分子氧的方法，其特征在于其中所述的電催化劑為三芳基咔咯鈷金屬配合物，其分子結構通式如下全文摘要本專利技術公開了，屬于分子氧的催化還原
在1.0摩爾/升的高氯酸水溶液中還原空氣中的分子氧。將三芳基咔咯鈷電催化劑吸附在熱解石墨電極上，以高氯酸為支持電解質，在一定的電位下催化還原空氣中的分子氧。由旋轉環盤電極技術檢測并確定了三芳基咔咯鈷在本專利技術的實驗條件下電催化還原空氣中分子氧的產物為過氧化氫和水。三芳基咔咯鈷電催化劑用量少，催化效果好，可以應用于燃料電池的陰極材料，仿生催化氧氣還原等領域。文檔編號H01M4/90GK103000913SQ20121040808公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日專利技術者歐忠平, 黃詩, 呂愛香 申請人:江蘇大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用三芳基咔咯鈷配合物作為電催化劑還原分子氧的方法，其特征在于按照下述步驟進行：(1)催化電極的準備：用二氯甲烷配制濃度為1.0?×?10?3?mol/L的三芳基咔咯鈷金屬配合物的溶液，將熱解石墨電極浸入該溶液中，5到10秒后取出自然晾干作為盤工作電極備用；(2)電化學實驗采用三電極體系：涂有電催化劑的熱解石墨電極為旋轉盤工作電極，鉑絲為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，電解液為1.0?mol/L的高氯酸水溶液；(3)溶液中分子氧的來源：向電解液中通純凈的壓縮空氣并使其飽和；(4)旋轉盤工作電極的掃描電位：電催化還原時掃描電位控制在+0.6到?0.2?V；(5)旋轉環電極施加電位：控制恒定電位在+1.0?V。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐忠平，黃詩，呂愛香，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：