[发明专利]一种复合材料的制备方法和应用

权利要求书

1.一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法是按以下步骤制备的：

一、制备正十二面体的ZIF-67：

①、将六水合硝酸钴溶解到甲醇中，得到硝酸钴溶液；

步骤一①中所述的六水合硝酸钴的质量与甲醇的体积比为(1g～2g):40mL；

②、将2-甲基咪唑溶解到甲醇中，得到2-甲基咪唑溶液；

步骤一②中所述的2-甲基咪唑的质量与甲醇的体积比为(1g～3g):40mL；

③、将硝酸钴溶液和2-甲基咪唑溶液混合，再在室温和搅拌速度为500r/min～900r/min下搅拌反应15h～25h，再进行真空抽滤，收集固体物质；使用无水乙醇对收集的固体物质清洗5次～8次，再将无水乙醇清洗后的固体物质放入温度为55℃～65℃的烘箱中干燥10h～14h，得到正十二面体的ZIF-67；

步骤一③中所述的硝酸钴溶液与2-甲基咪唑溶液的体积比为(0.8～1.2):1；

二、制备ZIF-67衍生纳米多孔碳材料：

①、将步骤一③得到的正十二面体的ZIF-67分散在陶瓷舟中，再将陶瓷舟放入管式炉中，向管式炉中通入氩气和氢气的混合气体，再将管式炉以3℃/min～8℃/min的升温速度升温至420℃～450℃，再在氩气和氢气的混合气体气氛和温度为420℃～450℃的条件下保温6h～10h，最后将管式炉自然冷却至室温，得到黑色粉末；

步骤二①中所述的氩气和氢气的混合气体中氩气和氢气的体积比为9:1；

②、将步骤二①中得到的黑色粉末浸入到浓度为0.8mol/L～1.2mol/L的H₂SO₄溶液中10h～14h，再进行真空抽滤，收集固体物质，使用去离子水对收集的固体物质清洗5次～8次，再将去离子水清洗后的固体物质放入温度为55℃～65℃的烘箱中干燥8h～10h，得到ZIF-67衍生纳米多孔碳材料；

三、复合：

①、将0.04mol/L～0.06mol/L的KMnO₄溶液和浓度为0.04mol/L～0.06mol/L的Na₂SO₄溶液混合，得到KMnO₄和Na₂SO₄的混合溶液；

步骤三①中所述的0.04mol/L～0.06mol/L的KMnO₄溶液与浓度为0.04mol/L～0.06mol/L的Na₂SO₄溶液的体积比为(0.95～1):1；

②、室温下将ZIF-67衍生纳米多孔碳材料浸入到KMnO₄和Na₂SO₄的混合溶液中3h～7h，再进行真空抽滤，收集固体物质，使用去离子水对收集的固体物质清洗5次～8次，再将去离子水清洗后的固体物质放入温度为55℃～65℃的烘箱中干燥8h～10h，得到钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的六水合硝酸钴的质量与甲醇的体积比为(1.6g～2g):40mL。

3.根据权利要求1所述的一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的2-甲基咪唑的质量与甲醇的体积比为(1g～2g):40mL。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤一③中将硝酸钴溶液和2-甲基咪唑溶液混合，再在室温和搅拌速度为600r/min～800r/min下搅拌反应15h～20h，再进行真空抽滤，收集固体物质；使用无水乙醇对收集的固体物质清洗5次～6次，再将无水乙醇清洗后的固体物质放入温度为55℃～60℃的烘箱中干燥10h～12h，得到正十二面体的ZIF-67。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的硝酸钴溶液与2-甲基咪唑溶液的体积比为(0.9～1):1。