[发明专利]废纸气凝胶、气凝胶衍生物及其制备方法

权利要求书

1.废纸制备气凝胶的方法，其特征在于，方法包括：将废纸浸泡、脱墨及表面功能化处理，抽滤成型干燥得到废纸气凝胶，400～1000℃煅烧得废纸碳气凝胶；

所述表面功能化处理为：用化合物A溶液处理废纸，所述处理的pH＝4～4.5，处理的温度为70～80℃，处理的时间为2～6h，所述化合物A为双氧水、次氯酸钠、亚氯酸钠、高碘酸钠中的一种；

所述pH优选采用冰乙酸、稀盐酸或稀硫酸调节。

2.根据权利要求1所述的废纸制备气凝胶的方法，其特征在于，所述化合物A为次氯酸钠；所述次氯酸钠溶液的浓度优选为0.1～0.3mol/L；优选次氯酸钠用量与废纸质量比为0.7～3：1。

3.根据权利要求1或2所述的废纸制备气凝胶的方法，其特征在于，所述煅烧是在N₂或Ar气氛围中进行，所述煅烧的升温速率优选为2～5℃/min，所述煅烧的时间优选为在400～1000℃保持2～3h。

4.废纸气凝胶，其特征在于，所述废纸气凝胶采用权利要求1～3任一项所述的废纸制备气凝胶的方法制备得到。

5.金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶制备方法，其特征在于，所述方法包括：

a.将气凝胶与金属有机框架前体溶液混合得混合液，老化或水热处理得金属有机框架@碳气凝胶；

优选所述气凝胶与金属有机框架前体质量比为3～5：50～100；

b.将金属有机框架@碳气凝胶磷化处理或磷酸化处理，使用高温碳化或水热处理的方法得到金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶；

所述金属有机框架前体溶液为硝酸钴，硝酸铁，硝酸锌、硝酸铈、硝酸锆的至少一种与有机配体的混合溶液，所述有机配体为间苯三甲酸，对苯二甲酸，2-甲基咪唑中的至少一种；

所述的金属有机框架优选为ZIF-67、ZIF-8、MIL-88、UiO-66中的至少一种；

a步骤所述气凝胶优选采用权利要求1～3任一项所述的废纸制备气凝胶的方法制备得到。

6.根据权利要求5所述的金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶制备方法，其特征在于，a步骤所述的老化处理为在20～30℃下老化3～24h，a步骤所述的水热处理为在120～160℃下水热2～5h。

7.根据权利要求5或6所述的金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶制备方法，其特征在于，b步骤所述磷化处理用次亚磷酸钠、亚磷酸钠中的至少一种作为磷源，b步骤所述磷酸化处理用磷酸钠、磷酸钾中的至少一种作为磷源。

8.根据权利要求7所述的金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶制备方法，其特征在于，b步骤采用高温碳化时，所述的磷源与金属有机框架@气凝胶的质量比为2～10：1；

优选b步骤所述高温碳化为在Ar氛围中300～350℃保持2～3h，优选所述高温碳化的升温速率为2～5℃/min。

9.根据权利要求5～8任一项所述的金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶制备方法，其特征在于，b步骤采用水热处理时，所述磷源的浓度为0.5～1.5g/L；

b步骤所述水热处理的方法优选为在100～150℃水热处理10～24h；

优选在水热处理前，先将所述金属有机框架@碳气凝胶与硝酸镍或硫酸镍溶液中的至少一种超声或水浴加热处理，得到层状双金属氢氧化物@复合碳气凝胶，再将层状双金属氢氧化物@复合碳气凝胶与磷源混合，水热处理；更优选所述超声时间为10～120min或水浴加热温度为30～80℃，加热时间为60～180min，所述硝酸镍或硫酸镍溶液的浓度优选为1～5g/L。

10.金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶，其特征在于，所述金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶采用权利要求5～9任一项所述的金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶制备方法制备得到；

优选所述金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶的密度为30～80mg/cm³；

更优选所述金属有机框架衍生物@复合碳气凝胶在10mA/cm²电流密度下OER过电位为300～410mV。