1.一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
镉基MOF的制备:将二水乙酸镉、有机配体、氮源以质量比为2:2:1混合并进行研磨均匀,得到固体混合物;将四氢呋喃、乙醇、去离子水以体积比为4:1:3混合均匀,得到混合溶剂;将所述固体混合物与所述混合溶剂以固液比为1:2-4混合,并利用超声处理1-1.5h,得到混合溶液;将所述混合溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中,以10℃/min的升温速率升温至140-150℃,并恒温反应15-20h,得到反应物,将所述反应物冷却至室温,经离心过滤,取下层结晶体,将所述结晶体利用浓度为20%-80%的甲醇淋洗1-3次,最后在真空干燥箱中干燥得到镉基MOF;
导电聚合物溶液的配制:取一定质量的PANI-DBSA溶解于二甲基亚砜溶剂里,在75-80℃下搅拌至完全溶解,然后再加入聚丙烯腈,常温下搅拌1-2h后,再加入ATO溶液,充分搅拌
10-12h,得到共混溶液,将所述共混溶液经减压过滤、真空脱泡,得到导电聚合物溶液,其中,PANI-DBSA、二甲基亚砜、聚丙烯腈、ATO溶液的质量比为10:18:10:5;所述ATO溶液是由以下重量百分比的成分组成:27.3-27.8%纳米氧化锡、2.2-2.7%纳米氧化锑、余量为油性溶剂;
溶吹包被镉基MOF:将所述镉基MOF研磨至纳米级粉末,得到纳米镉基MOF粉末,将所述纳米镉基MOF粉末和所述导电聚合物溶液分别添加到鼓吹泵和注射泵中,纳米镉基MOF与导电聚合物溶液的质量比为3-5:1,将所述鼓吹泵和注射泵连接至溶吹收集装置,向溶吹收集装置中同时吹入纳米导电聚合物溶液和纳米镉基MOF粉末,沉积成型后得到以纳米导电聚合物溶液形成的纺丝和纳米镉基MOF粉末为基体的三维催化剂初体;
海绵体催化剂的制备:将所述三维催化剂初体剪切成1-3cm3的立方块,然后将所述立方块平铺在托盘内,放入真空干燥箱内,升温至150-200℃,升温速率为2℃/min,保温1-2h,加热除去三维催化剂初体中的多余溶剂,降温至室温后,得到海绵体催化剂。
2.如权利要求1所述的一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,所述有机配体为1,2-二咪唑乙烷、1,4-二咪唑丁烷、1,3-二咪唑丙烷、吡啶、4-4’联吡啶、N,N-二甲基甲酰胺、对苯二甲酸、4,5-咪唑二羧酸、2-乙基-4,5-咪唑二羧酸中任意一种。
3.如权利要求1所述的一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,所述氮源为三聚氰胺、尿素、硫酸铵、硝酸铵、固体氨基酸、硝基苯胺、偶氮二异丁腈、乙烯亚胺中任意一种。
4.如权利要求1所述的一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,所述油性溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、丁酮、醋酸丁酯中任意一种。
5.如权利要求1所述的一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,所述溶吹包被镉基MOF的工艺参数为:所述导电聚合物溶液的供给速率为30-40ml/h,纳米镉基MOF粉末的供给速率为100-150g/h,导电聚合物溶液的出口压强为0.01-0.1MPa。
6.如权利要求1所述的一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,所述溶吹收集装置包括收集筒柱(1)、喷头(2)、支架(3)、电机(4)、转头(5),所述支架(3)包括支撑底板(31)、加持柱一(32)、加持柱二(33)和加持柱三(34),所述加持柱一(32)、加持柱二(33)和加持柱三(34)依次从左至右垂直固定在所述支撑底板(31)上,所述电机(4)夹在加持柱一(32)的上端,转头(5)的左端与所述电机(4)的输出轴相连,所述喷头(2)夹在加持柱二(33)的上端,喷头(2)左端的中心位置设有出粉口(21),所述出粉口(21)的四周设有呈圆形分布的若干微孔出丝口(22),所述微孔出丝口(22)通过加压管(6)连接有注射泵(7),所述注射泵(7)的右侧连接有鼓吹泵(8),所述鼓吹泵(8)通过贯穿注射泵(7)的中心管(9)与出粉口(21)相连,所述加持柱三(34)用于固定所述鼓吹泵(8),所述收集筒柱(1)的一端与转头(5)卡接,另一端通过轴承与喷头(2)转动连接。
7.如权利要求6所述的一种多功能电解水用海绵体催化剂的制备方法,其特征在于,所述收集筒柱(1)的一个端口设有螺纹连接口(11),所述螺纹连接口(11)通过轴承与所述喷头(2)相连,收集筒柱(1)的另一端口设有贯穿孔(12),所述贯穿孔(12)的左右外侧分别设有L形卡接头(13),所述L形卡接头(13)与所述转头(5)卡接,收集筒柱(1)内设有与收集筒柱(1)内径相同的活动垫片(14),所述活动垫片(14)靠近贯穿孔(12)一端。