[发明专利]一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料及制备和应用

权利要求书

1.一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)碳纳米管CNTs羧基化：将CNTs置于H₂SO₄/HNO₃混合溶液中超声进行羧基化，之后用去离子水稀释后经离心、洗涤，真空干燥后得到羧基化的CNTs；

2)合成ZIF-67/8@CNTs：将羧基化的CNTs分散进含有2-甲基咪唑的甲醇溶液中得到分散液，然后将分散液加入到含有六水合硝酸锌和六水合硝酸钴的甲醇中，搅拌混合后将溶液转移到反应釜中继续水热反应，反应结束降到室温后，将产物收集，经甲醇洗涤、真空干燥，得到ZIF-67/8@CNTs粉末；

3)将ZIF-67/8@CNTs粉末在惰性气体氛围中煅烧，得到的粉末在酸中回流，产物离心收集用水洗至中性，真空干燥后得到C@CNTs，即基于金属有机骨架的谷穗状碳材料。

2.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的2-甲基咪唑与六水合硝酸锌和六水合硝酸钴总量的摩尔比为4～8:1。

3.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的含有六水合硝酸锌和六水合硝酸钴的甲醇中，六水合硝酸锌和六水合硝酸钴的摩尔比为1～8:1。

4.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的水热反应过程中，反应温度为60～120℃，反应时长为4～12h。

5.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的经甲醇洗涤、真空干燥中，真空干燥的条件为60～80℃真空干燥12～20h。

6.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的将ZIF-67/8@CNTs粉末在惰性气体氛围中煅烧中，煅烧过程的温度为700～900℃，煅烧时长为2～4h，升温速率为2～5℃min^-1。

7.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的得到的粉末在酸中回流中，酸为硫酸、硝酸或者盐酸中的一种，其浓度为0.05～0.5mol L^-1，回流温度为60～100℃，回流时长为6～10h。

8.一种如权利要求1～7任一方法制备的基于金属有机骨架的谷穗状碳材料，其特征在于：该基于金属有机骨架的谷穗状碳材料以CNTs为载体，在CNTs表面负载金属有机骨架ZIF-67/8后，经高温热解转变成谷穗状碳材料。

9.一种如权利要求8所述的基于金属有机骨架的谷穗状碳材料的应用，其特征在于：该基于金属有机骨架的谷穗状碳材料应用于锂氧电池中。