[发明专利]一种二维核壳结构多孔碳的制备方法及其应用有效

专利信息
申请号: 202010801249.8 申请日: 2020-08-11
公开(公告)号: CN111916736B 公开(公告)日: 2023-03-17
发明(设计)人: 余东波;宋清镜;高晴亮;崔接武;秦永强;吴玉程 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: H01M4/60 分类号: H01M4/60;H01M4/62;H01M10/054
代理公司: 合肥云道尔知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 34230 代理人: 闫兴贵
地址: 230000 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 二维 结构 多孔 制备 方法 及其 应用
【说明书】:

发明公开了一种二维核壳结构多孔碳的制备方法及其应用,包括以下步骤:将2‑甲基咪唑粉末溶于甲醇中,然后加入Co‑TCPP粉末形成均匀悬浮液A,于室温中搅拌;将六水合硝酸锌溶于甲醇中,形成溶液B;将溶液B缓慢加入到悬浮液A中,在室温下不断搅拌后,将产物离心分离,用乙醇洗涤后,置于烘箱中烘干,得到Co‑TCPP@ZIF‑8二维核壳结构;二维核壳结构粉末经过氩气保护退火,得到二维核壳结构多孔碳材料;将二维核壳结构多孔碳材料置于硝酸溶液中,水浴锅中搅拌反应后将产物离心分离,再用乙醇洗涤干净,置于烘箱中烘干后,得到纯的二维核壳结构多孔碳。本发明所制备的二维核壳结构多孔碳可广泛应用于电化学能量存储、分离与纯化以及药物缓释等领域。

技术领域

本发明涉及微纳米复合材料合成技术领域,具体涉及一种二维核壳结构多孔碳的制备方法及其应用。

背景技术

近些年,由有机配体和无机金属离子(金属簇)配合而成的MOFs材料一直是研究者们关注的热点。MOFs材料的一大优势便是结构可以根据研究者的应用而设计,变换不同的配体以及金属中心。由于多孔性以及高的比表面积,它在催化、能源储存与转化和气体吸附与分离等多个领域中表现出优异的性能。作为一种多功能材料,合成MOFs的材料可以使成本较低的原材料具有低的框架密度和高的热稳定性,这些优势使MOFs成为能源材料的候选材料。在本发明制备的二维核壳结构多孔碳,兼备材料内部石墨化碳的导电性和材料外部多孔碳的高比表面积,充分发挥两种MOF材料衍生多孔碳的优势。丰富了MOF结构材料的种类,扩展了MOFs材料的应用领域,具有很大的实际利用价值。目前的二维核壳结构多孔碳在锂离子电池负极材料应用上存在循环稳定性差和大电流放电能力差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维核壳结构多孔碳的制备方法及其应用,可以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种二维核壳结构多孔碳的制备方法,包括以下步骤:

(1)将2-甲基咪唑粉末溶于甲醇中,然后加入Co-TCPP粉末形成均匀悬浮液A,于室温中搅拌;

(2)将六水合硝酸锌溶于甲醇中,形成溶液B;

(3)将溶液B缓慢加入到悬浮液A中,在室温下不断搅拌后,将产物离心分离,用乙醇洗涤后,置于烘箱中烘干,得到Co-TCPP@ZIF-8二维核壳结构;

(4)二维核壳结构粉末经过氩气保护退火,得到二维核壳结构多孔碳材料;

(5)将二维核壳结构多孔碳材料置于硝酸溶液中,水浴锅中搅拌反应后将产物离心分离,再用乙醇洗涤干净,置于烘箱中烘干后,得到纯的二维核壳结构多孔碳。

优选地,所述步骤(1)中,悬浮液A中2-甲基咪唑的浓度为0.19mol L-1,Co-TCPP浓度为0.12g L-1,室温温度为25℃。

优选地,所述步骤(2)中,溶液B的浓度为0.067mol L-1

优选地,所述步骤(3)中,室温温度为25℃,搅拌时间为10min,烘箱的温度为75-85℃。

优选地,所述步骤(4)中,退火温度为900℃,保温时间为2小时。

优选地,所述步骤(5)中,硝酸溶液中浓硝酸与水的体积比为1:2。

优选地,所述步骤(5)中,水浴温度为75-85℃,水浴时间为23-25h。

优选地,所述步骤(5)中,烘箱的温度为75-85℃。

优选地,上述方法所制备的二维核壳结构多孔碳用于制备高性能钠离子电池的负极材料。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

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