[发明专利]一种Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料的制备方法，其特征在于，所述Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料由N掺杂MOF衍生多孔碳球表面负载纳米级金属Bi颗粒制得，制备方法包括以下步骤：

（1）将金属盐加入到第一混合溶剂中得金属盐溶液，经一次水热反应得金属氧化物，所述金属盐溶液的浓度为0.04~0.05mol/L；所述金属盐为锌盐或铁盐；所述第一混合溶剂由三乙醇胺与去离子水按照体积比1：（5~7）的混合制得；一次水热反应温度为140~170℃，时间为2~3h；

（2）将步骤（1）制得的金属氧化物分散于第二混合溶剂中得金属氧化物溶液，在金属氧化物溶液中加入含氮配体，经二次水热反应得N掺杂金属氧化物/MOF复合材料，所述金属氧化物溶液的浓度为0.04~0.05mol/L；所述第二混合溶剂由二甲基甲酰胺与去离子水按照体积比（2~4）：1的混合制得；二次水热反应温度为60~80℃，时间为12~24h；所述含氮配体选自2-甲基咪唑、咪唑和吡啶中的一种或几种混合；所述含氮配体在金属氧化物溶液中的添加量为0.2g/mL；

（3）将步骤（2）制得的N掺杂金属氧化物/MOF复合材料高温退火得到N掺杂MOF衍生多孔碳化物；

（4）将步骤（3）制得的N掺杂MOF衍生多孔碳化物分散于去离子水中加入氧化铋，加热反应，然后加入还原剂，进行还原反应，即得Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，分散于去离子水中之前，先将N掺杂MOF衍生多孔碳化物浸没在4~5mol/L硝酸中进行亲水化处理。

3.根据权利要求1所述的一种Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，高温退火反应为：将金属氧化物/MOF复合材料在N₂和乙醇混合氛围中以5~10℃/min的升温速率升至700℃后，保持2h，然后切换到H₂气氛，再以5~10℃/min的升温速率升至780~820℃，保持1~2h后，自然降温，得到碳化物。

4.一种如权利要求1所述方法制备的Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料作为负极活性材料在CDI负极中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料、导电炭黑和PVDF按照质量比为（7~8）:（1~2）:1混匀后，逐滴加入N-甲基吡咯烷酮后，研磨成混合物；

（b）将所述混合物搅拌成均匀的浆状物，并均匀涂覆在的石墨片上，在50~60℃下干燥12~15h，即制得CDI负极。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤（a）中，所述Bi/MOF衍生多孔碳球复合材料与N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为1g:（8~10）mL；步骤（b）中，所述混合物与石墨片的质量面积比为9~11mg：3×3cm²。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述CDI负极可用于电容去离子或电容析出离子脱盐。