[发明专利]一种MOF衍生碳与蜂窝状多孔碳复合材料的制备方法

摘要

本发明提供一种MOF衍生碳与蜂窝状多孔碳复合材料的制备方法，首先制备三维蜂窝状多孔碳材料，然后在其上原位负载MOF，最后通过高温热解碳化MOF得到了负载了MOF衍生碳的蜂窝状多孔碳复合材料。该方法以廉价的葡萄糖、双氰胺、非贵金属盐、二甲基咪唑为原料，具备成本低的优势；该方法制备的复合材料能够利用蜂窝状多孔碳材料的空间结构优势，结合孔壁上负载的MOF衍生碳，通过MOF中的金属离子以及有机配体的种类的调控，向多孔材料中引入多种金属与非金属掺杂位点，有助于提高复合材料的在电化学反应中的反应活性与传质优势。

主权项

1.一种MOF衍生碳与蜂窝状多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：在三维蜂窝状多孔碳材料上原位负载MOF，然后通过高温热解碳化MOF得到了负载了MOF衍生碳的三维蜂窝状多孔碳复合材料，该材料具体制备方法如下：（1）将葡萄糖、双氰胺和六水氯化铁按一定比例加入到饱和氯化钠溶液中，搅拌均匀后倒入液氮快速冷冻，然后放入冷冻干燥机中冻干，得到碳材料前驱体；（2）将所得的前驱体氩气氛围下的管式炉中进行高温热解碳化，首先升温至450~600 ℃范围内恒温30 min~3 h，之后升温至800~1000 ℃范围内继续恒温2 h，热解后的碳材料冷却至室温后，使用去离子水或0.5 M H₂SO₄溶液浸泡移除模板剂氯化钠，然后经过抽滤过程得到三维多孔碳材料；（3）将三维蜂窝状多孔碳材料加入溶有过渡金属盐的甲醇溶液中，然后加入2‑甲基咪唑（或对苯二甲酸）的甲醇溶液，将此混合溶液加入反应釜中经过90~150℃反应后，冷却至室温后，经过抽滤、洗涤、干燥得到碳壁上负载MOF的三维多孔碳复合材料；（4）对上述负载了MOF的多孔碳复合材料升温至600~1100 ℃后恒温热处理1~6 h，然后冷却至室温得到负载了MOF衍生碳/三维有序多孔碳复合材料。