[发明专利]一种MOF衍生多孔碳/石墨烯复合电极材料的制备及应用

权利要求书

1.一种MOF衍生多孔碳/石墨烯复合电极材料的制备方法，其按照如下步骤进行：

(1)取一干净容器，向其中加入石墨烯或氧化石墨烯分散液，然后向其中加入MOFs晶体粉末，使MOFs晶体粉末与石墨烯或氧化石墨烯的投料质量比为0.5～50:1，密封容器后置于旋涡混合器上持续混合，混合过程中将转速从零调到最高转速，停留一定时间，再从最高转速调到0，再从0调到最高转速停留一定时间，重复该调速过程，使样品在垂直方向也充分震荡，促使石墨烯片或氧化石墨烯片自组装三维结构的形成以及MOFs晶体在三维框架结构中的充分均匀分散，从而获得石墨烯/MOF多孔水凝胶，最后经冷冻干燥获得石墨烯/MOF多孔气凝胶，所述石墨烯/MOF多孔气凝胶具有自支撑的多孔结构，保留了石墨烯或氧化石墨烯和MOFs结构的完整性；

(2)将石墨烯/MOF多孔复合材料气凝胶在N₂氛围中以5～10℃/min的升温速率到达600～800℃后保持1～2h，再自然降温，得到碳化产品；

(3)将碳化产品进行酸处理以去除金属及金属氧化物，最终得到MOF衍生多孔碳/石墨烯复合电极材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，MOFs晶体粉末与氧化石墨烯的投料质量比为1:1～40:1。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，MOFs晶体为Fe-MOF晶体，Fe-MOFs晶体粉末与氧化石墨烯的投料质量比为10:1～40:1。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，Fe-MOFs晶体粉末与氧化石墨烯的投料质量比为20:1。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，MOFs晶体为ZIF-8晶体，ZIF-8晶体粉末与氧化石墨烯的投料质量比为1:1～8:1。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，ZIF-8晶体粉末与氧化石墨烯的投料质量比为4:1。

7.如权利要求1～6之一所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，混合过程中将转速旋钮从0调到2800r/min，停留5～15s后调到0，再从0调到最高转速，停留5～15s，一直重复该调速过程，整个混合过程时间持续1～10min。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：整个混合过程持续4-5min。

9.如权利要求1～6之一所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，MOFs晶体在三维框架结构中的分散方式选自下列一种或两种的组合：MOFs晶体在石墨烯片或氧化石墨烯片表面的均匀附着，MOFs晶体被石墨烯片或氧化石墨烯片包覆。

10.如权利要求1～6之一所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，焙烧温度为800℃。

11.如权利要求1～6之一所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的酸处理使用的酸是盐酸或硝酸。

12.根据权利要求1所述的制备方法制得的MOF衍生多孔碳/石墨烯复合电极材料在电容去离子脱盐或电容析去离子脱盐中的应用。