[发明专利]一种以ZIF-67为模板合成密胺树脂基炭材料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种以ZIF‑67为模板合成密胺树脂基炭材料的制备方法和应用。其制备步骤如下：将2.80 g三聚氰胺和0.050 g ZIF‑67溶于90.0 ml去离子水中，置于三口烧瓶中搅拌0.5 h，待溶液搅拌均匀，向三口烧瓶中加入6.0 ml甲醛溶液，搅拌0.5 h后。向三口烧瓶中滴加一定量冰醋酸，在60 ^oC下反应得到乳白色悬浊液。将得到的产物使用乙醇和去离子水交替离心洗涤，待上清液为中性后，放入烘箱中干燥。将得到的共聚物在氩气的保护下，于700 ^oC下碳化，即得到以ZIF‑67为模板合成密胺树脂基炭材料。本发明制备过程简单，产率较高，制备得到的以ZIF‑67为模板合成密胺树脂基炭材料具有结构稳定、倍率性能好、电化学性能优异等优点，非常适合作为电极材料应用于超级电容器领域。

技术领域

本发明属于新能源电子材料技术领域，涉及一种以ZIF-67为模板合成密胺树脂基炭材料的制备方法和应用。

背景技术

近些年来，人们对于密胺树脂基炭材料和类沸石咪唑酯骨架化合物ZIFs进行了广泛的研究，其中单独的密胺树脂基炭材料具有较高的氮含量，在作为超级电容器电极材料时可以提供可观的赝电容。Ma等先用水热法制备出三聚氰胺甲醛溶液树脂（MF）球，再对其进行碳化处理得到了NHCS，在0.1 A/g电流密度下的比电容值为306 F/g,具有优秀的比电容，但是循环稳定性较差，需要进一步的提高性能（Ma FW, Zhao H, Sun LP, et al.. Afacile route for nitrogen-doped hollow graphitic carbon spheres with superiorperformance in supercapacitors[J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(27):13464-13468.）。

类沸石咪唑酯骨架化合物ZIFs是一类新型的多孔性配位聚合物PCPs，通过将其咪唑环上的N原子络合到二价过渡金属离子上而形成具有类沸石拓扑结构的多孔晶体材料，这种材料的特殊结构使其具有较高的结晶性、较窄的孔径分布、大比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性，在2.0 mol/L KOH电解液中，在0.5 A/g电流密度下的比电容值为93 F/g，但是比电容较小，循环稳定性较差，所以我们需要进一步的改进才能应用。（Research onultrasonic assisted rapid synthesis of zeolitic imidazolate framework-67（ZIF-67）and its supercapacitor performance[J]. Journal of Light Industry, 2017, 32(5):24-31.）。

中国专利文献CN105671692A公开了一种密胺树脂改性的富氮多孔碳纤维电极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将三聚氰胺和甲醛溶液混合后，在混合体系的pH值为8.5~9.5的条件下进行反应，反应结束后加入甲醇，析出密胺树脂；（2）将聚丙烯腈溶解于N, N-二甲基甲酰胺（DMF）中，再加入密胺树脂搅拌溶解，制得纺丝液；（3）将纺丝液经高压静电纺丝，取得MF/PAN复合纤维；（4）将MF/PAN复合纤维经预氧化处理和碳化处理，制得富氮多孔碳纤维电极材料。但是该方法得到的碳材料做电极材料时，比电容较低，当以6.0 mol/L的KOH为电解液，恒流放电电流密度在1 A/g时比电容仅为125 F/g。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种比电容高、倍率性能好的以ZIF-67为模板合成密胺树脂基炭材料。

本发明的技术方案如下：

根据本发明，一种以ZIF-67为模板合成密胺树脂基炭材料，包括步骤如下：

（1）将1.80~3.80 g三聚氰胺和0.050~0.150 g ZIF-67溶于90.0 mL去离子水中，搅拌0.5 h；