[发明专利]核壳结构分级多孔碳材料电容型脱盐电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种核壳结构分级多孔碳材料电容型脱盐电极的制备方法，属于电容型脱盐电极制造工艺技术领域。该方法首先在一种金属有机框架溶液中加入另一种金属离子及有机配体，得到均匀混合溶液；高温下结晶得到核壳结构金属有机框架复合物。这种复合物具有与纯的金属有机框架化合物晶体相类似的几何外形，经过高温煅烧、氢氟酸水溶液反应除去金属氧化物，即可得到分级多孔的核壳结构碳材料；将复合材料、乙炔黑及聚四氟乙烯乳液混合均匀后涂覆在石墨纸上，烘干即制得电容型脱盐电极。本发明操作简单、条件易控，可大批量合成，所得的电极具有高比表面和良好导电性、润湿性，在电容型脱盐方面拥有潜在应用前景。

主权项

一种核壳结构分级多孔碳材料电容型脱盐电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）电极材料的制备：将一定摩尔比的2‑甲基咪唑与六水合硝酸锌溶于400~500ml甲醇溶液中，剧烈机械搅拌混合均匀，离心、甲醇溶液洗2~3次，干燥即可得金属有机框架ZIF‑8；将所得金属有机框架ZIF‑8配制为质量浓度为0.6‑0.7wt%ZIF‑8的甲醇溶液，超声混合搅拌均匀，将六水合氯化钴、2‑甲基咪唑按一定的摩尔比缓慢加入到上述ZIF‑8的甲醇溶液中，水热，离心，干燥，置于管式炉中，在惰性气氛中碳化后加入氢氟酸水溶液反应除去金属氧化物，充分洗涤干燥后，即得核壳结构分级多孔碳材料；（2）电容型脱盐电极的制备：将步骤(1)制备的核壳结构分级多孔碳材料，乙炔黑及聚四氟乙烯乳液按照质量比为80:10:10~90:5:5搅拌混合均匀后涂覆到导电基底石墨纸上，随后在100~120℃ 烘干；最终制得核壳结构分级多孔碳材料电容型脱盐电极；所述的ZIF‑8的制备过程中六水合硝酸锌与2‑甲基咪唑的摩尔比1: 2~1:3；制备过程中剧烈搅拌速率保持在350rpm/min~500rpm/min，搅拌时间在20~60min；制备过程中，2‑甲基咪唑与六水合氯化钴的摩尔比为1: 0.05~1:0.08；所述的惰性气氛中的碳化过程需要通过控温煅烧实现，控制升温速率为1~2 ℃/min，首先升温至800℃，保温1~3小时，然后降至室温；惰性保护气体为氮气或氩气，气体流速为80~140 mL/min；该方法所制的复合材料以金属有机框架ZIF‑8形成含氮的碳为核，以金属有机框架ZIF‑67形成石墨化的碳为壳，形成具有三维分级多孔结构。