[发明专利]一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)制备氮掺杂多孔碳及双金属混合溶液：

所述的氮掺杂多孔碳的制备方法为：将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，之后加入纳米SiO₂悬浮液，搅拌均匀后干燥，得到壳聚糖/SiO₂复合材料；将壳聚糖/SiO₂复合材料进行高温炭化，之后除去SiO₂，经分离后得到氮掺杂多孔碳；

所述的双金属混合溶液的制备过程为：将Co盐及Mn盐溶于DMF中，之后加入2-甲基咪唑，混合均匀后得到双金属混合溶液；

2)将氮掺杂多孔碳加入至双金属混合溶液中，之后进行水热反应，后经冷却、洗涤、干燥，即得到所述的Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料；

步骤1)中，高温炭化在N₂气氛下进行，高温炭化过程中，温度为700-900℃，时间为2-3h；除去SiO₂的方法为：将高温炭化后的复合材料在室温下用HF溶液浸泡，所述的HF溶液中，HF的质量浓度为20％-30％；

步骤2)中，水热反应过程中，温度为120-160℃，时间为20-24h；水热反应结束后，冷却至室温，再用DMF和乙醇进行洗涤，之后在60-80℃下真空干燥12-24h，即得到所述的Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的乙酸水溶液中，乙酸的质量浓度为5％-10％；所述的纳米SiO₂悬浮液中，纳米SiO₂的质量浓度为20％-30％；所述的壳聚糖、乙酸水溶液与纳米SiO₂悬浮液的添加量之比为(3-5)g:(150-200)mL:(5-10)mL。

3.根据权利要求1所述的一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的搅拌为磁力搅拌，搅拌温度为常温，搅拌时间为12-16h；干燥过程中，温度为120-150℃，时间为10-15h。

4.根据权利要求1所述的一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，分离过程为：将除去SiO₂后的复合材料进行离心，之后用水反复洗涤至pH值为6.8-7.2，再进行干燥。

5.根据权利要求1所述的一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的Co盐为CoCl₂，所述的Mn盐为Mn(NO₃)₂；所述的Co盐、Mn盐、2-甲基咪唑与DMF的添加量之比为1mmol:(1-2)mmol:(1-4)mmol:(5-15)mL。

6.根据权利要求1所述的一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的氮掺杂多孔碳与双金属混合溶液的添加量之比为0.3g:(5-15)mL。

7.一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料，其特征在于，该复合材料采用如权利要求1至6任一项所述的方法制备而成。

8.一种如权利要求7所述的Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料的应用，其特征在于，将所述的复合材料制备成工作电极，用于超级电容器中。