[发明专利]一种多孔碳材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多孔碳材料的制备方法和应用。该制备方法包括将钴盐、有机配位体溶于溶剂中，放入碳材料，进行水热反应，得到ZIF‑67/碳材料复合产物；将所述ZIF‑67/碳材料复合产物进行退火，得到所述多孔碳材料。本发明以碳材料为生长基底，通过水热法在所述生长基底上生长高密度排列的ZIF‑67，经高温碳化生成多孔碳材料。由于该多孔碳材料的多孔结构，使其作为超级电容器的电极材料使用时具有更好的电化学性能。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种多孔碳材料的制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着化石能源的大量消耗和环境污染的加重，新能源及器件的开发备受关注。在诸多新能源材料中，碳材料因具有优异的导电性，被广泛应用于超级电容器中。碳材料主要包括多孔碳、石墨稀、碳纳米管、碳纤维等，其中，多孔碳的前驱体来源广泛、成本低廉，各种各样的天然生物质材料也可作为多孔碳的前驱体。

举例来说，碳布作为碳材料中的一种，也同样可以作为多孔碳材料的一种基底材料。

碳布作基底的多孔碳材料，具有优异的导电性、物理和化学稳定性，并且也保持着良好的电化学性能和气透率，这些优点使得碳布制作的多孔材料广泛运用于很多领域，并且通过研究发现碳布能够作为柔性电池的基材，并且由于其优异的结构稳定性，高导电性和商业可用性，与传统电池不同，柔性电极通常不含粘合剂和导电添加剂，而且碳布的电化学性能在极片变形下仍然是稳定的，因此碳布是一种非常适用于柔性器件的基材。为了开发出高性能柔性电池，迫切需要活性材料与柔性基底材料之间有良好的接触。

因此，如何制备具有高电化学性能的多孔碳材料很有实际应用价值。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多孔碳材料的制备方法。

本发明还提出一种多孔碳材料。

根据本发明的一个方面，提出了一种多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：

将钴盐、有机配位体溶于溶剂中，放入碳材料，进行水热反应，得到ZIF-67/碳材料复合产物；

将所述ZIF-67/碳材料复合产物进行退火，得到多孔碳材料。

在本发明的一些实施方式中，钴盐包括硝酸钴、乙酸钴、碳酸钴、硫酸钴及其水合物中的至少一种。

在本发明的一些优选的实施方式中，其水合物可以包括六水合硝酸钴、四水合乙酸钴、六水合碳酸钴和七水合硫酸钴中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，有机配位体包括均苯三酸、对苯二甲酸和2-硝基咪唑中的至少一种。

优选地，有机配体为2-甲基咪唑。

在本发明的一些实施方式中，碳材料包括碳纸、泡沫石墨、竹炭和木炭中的至少一种。

优选地，碳材料为碳布。

在本发明的一些实施方式中，钴盐与有机配位体的摩尔比为1：50～150；优选地，钴盐与有机配位体的摩尔比为1：70～130；优选地，钴盐与有机配位体的摩尔比为1：80～120。

在本发明的一些实施方式中，钴盐的摩尔数与溶剂的体积比为0.2～1.0mol：10mL；优选地，钴盐的摩尔数与溶剂的体积比为0.2～0.7mmol：10mL；更优选地，钴盐的摩尔数与溶剂的体积比为0.2～0.5mmol：10mL。

在本发明的一些实施方式中，溶剂为水和有机溶剂的混合液。

在本发明的一些优选的实施方式中，水与有机溶剂的体积比为1：1～4；优选地，水与有机溶剂的体积比为1：1～3。