[发明专利]一种以SiO

说明书

本发明涉及一种以SiO₂为模板合成的ZIF‑67电极材料的制备方法。其制备步骤如下：将一定量的SiO₂超声分散在100.0 mL无水乙醇中，将一定量的Co(NO₃)₂·6H₂O和2‑甲基咪唑分别超声溶解在甲醇中，待二者完全溶解后，将Co(NO₃)₂·6H₂O的甲醇溶液迅速倒入2‑甲基咪唑的甲醇溶液中，得到均一的混合溶液，将超声分散均匀的100.0 mL含1.0 g SiO₂的无水乙醇加入到混合溶液中，并在室温下超声1 h。将得到的产物进行离心，使用乙醇离心洗涤多次，放入烘箱中干燥。将得到的产物在氩气的保护下，于800 ^oC下碳化3 h。将碳化得到的产物加入到200.0 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液中，在80 ^oC水浴中刻蚀8 h，即得到以SiO₂为模板合成的ZIF‑67电极材料。本发明制备过程简单，产率较高，以SiO₂为模板合成的ZIF‑67电极材料具有结构稳定、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SiO₂为模板合成ZIF-67电极材料的制备方法。

背景技术

近些年来，人们对类沸石咪唑骨架化合物ZIFs进行了广泛的研究，类沸石咪唑骨架化合物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。ZIF-67是由Co²⁺与2-甲基咪唑的络合作用而自组装形成的超分子微孔网络结构材料。ZIF-67中Co²⁺能提供丰富的氧化还原活性位点，其多孔结构和较高的比表面积也有利于电子和离子传递。因此，ZIF-67较适合用作超级电容器电极材料。Zhang等人合成出ZIF-8@ZIF-67/CNTs，一种具有核壳结构的复合材料，在2.0 mol/L KOH电解液中，在1 A/g电流密度下的比电容值为252.1 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。（N-doped hierarchically porous carbon derived from heterogeneous core-shellZIF-L(Zn)@ZIF-67 for supercapacitor application [J]. New Journal ofChemistry, 2018,42,6719-6726.）。

Hosseinian等人将氧化石墨烯与ZIF-67进行反应，制备出rGO/ZIF-67的复合材料，在6.0 mol/L KOH电解液中，在1 A/g电流密度下的比电容值为210 F/g，在10 A/g电流密度下的比电容值为87.3 F/g，但是比电容较小，倍率性能较差。（Nanocomposite of ZIF-67 metal–organic framework with reduced graphene oxide nanosheets for high-performance supercapacitor applications [J]. Journal of Materials Science：Materials in Electronics, 2017, 28(23):18040-18048.）。

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SiO₂为模板合成的ZIF-67电极材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

根据本发明，一种以SiO₂为模板合成的ZIF-67电极材料，包括步骤如下：