一种多孔碳负载金属有机框架ZIF-67复合材料的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114784298A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210279406.2(22)申请日2022.03.21(71)申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人李生娟于沺沺王聪何新建邹琳李磊薛裕华(74)专利代理机构上海邦德专利代理事务所(普通合伙)31312专利代理师梁剑(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M4/90(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种多孔碳负载金属有机框架ZIF-67复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种多孔碳负载金属有机框架ZIF‑67的制备方法，首先制备多孔碳材料：将生物质碳材料(如树皮、松针、豆渣、葡萄糖等任意一种)球磨成粉末，然后在160℃‑180℃进行水热处理，将得到的溶液进行抽滤，烘干，再用活化剂(如KOH、ZnCl2、NaCl等任意一种)进行活化，将两种粉末以一定比例均匀混合，在管式炉中800℃进行煅烧，保温3h得到的粉末用去离子水洗至中性，干燥后得到多孔碳粉末。多孔碳负载金属有机框架ZIF‑67的制备：将多孔碳与ZIF‑67以一定比例混合，在管式炉中升温至800℃‑1000℃内，保温3h得到多孔碳负载金属有机框架ZIF‑67复合材料。本发明工艺简单，可操作性强，原料易得，成本低，克服了现有方法制备ORR氧还原催化剂工艺复杂，成本高昂等缺点。CN114784298ACN114784298A权利要求书1/2页1.一种多孔碳负载金属有机框架ZIF‑67复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：制备杉树皮粉末，包括如下步骤：S11：将杉树皮在70℃烘箱中干燥12h；S12：将干燥后的所述杉树皮切割成块放入球磨机，并以300r/min的转速研磨4h；S13：收集研磨后的粉末并放入烘箱中干燥12h，得到杉树皮粉末；S2：将上述杉树皮粉末水热碳化，形成固体，将固体过滤并烘干，得到杉树皮前驱体；S3：使用活化剂对上述杉树皮前驱体进行活化，制得多孔碳材料；S4：制备ZIF‑67产物；S5：将所述ZIF‑67产物与所述多孔碳材料混合，得到多孔碳负载ZIF‑67复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述过滤具体为：用去离子水和乙醇洗涤多次；所述烘干的温度设置为70℃，时间设置为12h，烘干后得到所述杉树皮前驱体；所述水热碳化具体步骤包括：S21：提取1.5g所述杉树皮粉末溶于50ml去离子水，并搅拌均匀；S22：将搅拌均匀的混合溶液放入反应釜中反应，得到棕色固体，完成水热碳化。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述活化剂为KOH，使用所述KOH活化所述杉树皮前驱体，制得多孔碳材料的具体步骤包括：S31：用KOH在研钵中对所述杉树皮前驱体进行彻底粉碎，混合后在研钵中研磨30min；S32：将研磨且混合后的粉末放入管式炉，并通入N2气体；S33：将通入所述N2气体的管式炉以5℃/min的升温速率升温至800℃，保温3h，得到活化样品；S34：待所述活化样品冷却后用去离子水充分洗涤，直至所述去离子水与所述活化样品混合后形成的溶液为中性为止；S35：将经过充分洗涤后的所述活化样品在70℃烘箱中烘干12h，制得多孔碳材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，制备所述ZIF‑67产物具体包括如下步骤：S41：将2mmol的Co(NO3)2·6H2O和8mmol的2‑甲基咪唑(2‑MelM)分别溶解在50ml的甲醇中，利用超声清洗机均匀分散，经过搅拌分别得到2‑甲基咪唑甲醇溶液和Co(NO3)2·6H2O甲醇溶液；S42：将所述2‑甲基咪唑甲醇溶液快速倒所述入Co(NO3)2·6H2O甲醇溶液中，常温磁力搅拌24h；S43：将经过磁力搅拌的混合溶液在8000rpm转速下离心10min后得到紫色沉淀；S44：对所述紫色沉淀进行三次甲醇清洗，在进行依次乙醇清洗；S45：将清洗后的紫色沉淀以70℃烘干12小时得到ZIF‑67产物。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：将所述多孔碳材料与所述ZIF‑67放入研钵中混合均匀，并放入坩埚中，在管式炉中以5℃/min的升温速率升温至900℃，保温3h，得到多孔碳负载ZIF‑67的复合材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述多孔碳材料与所述ZIF‑67以5:1的比例在研钵中混合均匀。2CN114784298A权利要求书2/2页7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S22中，所述水热碳化的过程中，水热反应釜的时间设置为12‑24h，温度设置