[发明专利]一种双金属掺杂碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双金属掺杂碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法如下：

(1)将铜盐、有机配体加入到溶剂中，在100-200℃条件下，水热反应20-50小时，洗涤，干燥得到铜基金属有机骨架材料；

(2)将铜基金属有机骨架材料加入到溶剂A中，搅拌分散均匀，获得铜基金属有机骨架材料混合液；

(3)将金属盐加入到溶剂B中，搅拌至其全部溶解，获得金属盐溶液；

(4)将步骤(3)金属盐溶液加入到步骤(2)混合液中，搅拌均匀，加入氮源，继续搅拌至均匀，然后过滤、洗涤、干燥，得到前驱体；

(5)将步骤(4)得到的前驱体放于管式炉中，高温碳化处理，获得金属/铜/氮/碳复合物；

(6)将步骤(5)得到的金属/铜/氮/碳复合物物加入到酸溶液中，进行酸洗处理，之后经过过滤、洗涤、干燥，即可得到金属和铜双金属掺杂碳复合材料，金属和铜元素的总质量占复合材料总质量的0.5-8％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中铜盐为硝酸铜、硫酸铜和氯化铜中的至少一种，有机配体为对苯二酸、2-氨基对苯二酸、均苯三甲酸和苯均四甲酸中的至少一种，溶剂为水、乙醇、甲醇和DMF中的至少一种，铜盐和有机配体的摩尔比为1：0.5-5。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述溶剂A为正己烷、环己烷、DMF中的至少一种；步骤(3)中所述溶剂B为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中金属盐中金属为铁、钴和镍中的至少一种，金属盐为氯化物、硝酸盐、醋酸盐中的至少一种；步骤(4)中氮源为尿素、双氰胺、三聚氰胺中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中的金属盐、铜基金属有机骨架材料和氮源的质量比为1：5-20：10-70。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述碳化温度为700-1100℃，碳化时间为1-5小时，碳化气氛为氮气、氩气中的一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(6)中金属/铜/氮/碳复合物与酸溶液的质量比为1：40～100；所用的酸溶液为硫酸和盐酸中的一种，酸溶液的浓度为0.5-3M。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(6)所用的酸洗温度为50-100℃，酸洗时间为5-10小时。

9.一种双金属掺杂碳复合材料，其特征在于：该材料是通过如下方法制备得到：

(1)将铜盐、有机配体加入到溶剂中，在100-200℃条件下，水热反应20-50小时，洗涤，干燥得到铜基金属有机骨架材料；

(2)将铜基金属有机骨架材料加入到溶剂A中，搅拌分散均匀，获得铜基金属有机骨架材料混合液；

(3)将金属盐加入到溶剂B中，搅拌至其全部溶解，获得金属盐溶液；

(4)将步骤(3)金属盐溶液加入到步骤(2)混合液中，搅拌均匀，加入氮源，继续搅拌至均匀，然后过滤、洗涤、干燥，得到前驱体；

(5)将步骤(4)得到的前驱体放于管式炉中，高温碳化处理，获得金属/铜/氮/碳复合物；

(6)将步骤(5)得到的金属/铜/氮/碳复合物物加入到酸溶液中，进行酸洗处理，之后经过过滤、洗涤、干燥，即可得到金属和铜双金属掺杂碳复合材料，金属和铜元素的总质量占复合材料总质量的0.5-8％。

10.权利要求1制备方法制备得到的双金属掺杂碳复合材料在作为碱性氧还原电催化剂，在金属-空气电池中的应用。