一种双金属有机框架复合材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110739463A(43)申请公布日2020.01.31(21)申请号201911015817.5(22)申请日2019.10.24(71)申请人南京邮电大学地址210023江苏省南京市栖霞区文苑路9号(72)发明人赵翠娥马延文秦景邱子夜(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人姚姣阳杜春秋(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M4/90(2006.01)H01M8/16(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种双金属有机框架复合材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明提出了一种双金属有机框架复合材料的制备方法，本将2-甲基咪唑的甲醇溶液加入到含有锌盐的溶剂中，搅拌均匀后静置，得到ZIF-8；将2-甲基咪唑的甲醇溶液加入含有适量ZIF-8和钴盐的溶剂中，搅拌均匀后静置，得到双金属有机框架前驱体ZIF-8@ZIF-67；置于管式炉中高温退火，衍生得到核壳结构的多孔碳；将该多孔碳材料与PDDA混合后搅拌，并与石墨烯氧化物复合，冷冻干燥后高温退火，得到多孔碳/石墨烯复合材料。本发明方法制备的多孔碳材料均匀分布在石墨烯片层上，该复合材料稳定性好、成本低廉，将其应用于MFC阴极催化剂时，表现出良好的电化学催化性能。CN110739463ACN110739463A权利要求书1/1页1.一种双金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将锌盐溶于溶剂中，得到溶液A；将2-甲基咪唑溶于溶剂中，得到溶液B；在搅拌状态下，将溶液B缓慢地加入到溶液A中，于室温下静置，离心洗涤，在60℃条件下烘干，得到ZIF-8；转至步骤S2；S2、将ZIF-8溶于溶剂中，得到溶液C；将2-甲基咪唑和钴盐溶于溶剂中，得到溶液D；在搅拌状态下，将溶液D缓慢地加入到溶液C中，于室温下静置，离心洗涤，在60℃条件下烘干，得到双金属有机框架前驱体ZIF-8@ZIF-67；转至步骤S3；S3、将ZIF-8@ZIF-67前驱体粉末转移到管式炉中，在Ar氛围下，高温退火，得到核壳结构的多孔碳NC＠CoNC，将多孔碳NC＠CoNC进行酸化处理后，加入适量聚二烯丙基二甲基氯化铵的水溶液，搅拌均匀，离心后，加入不同量的石墨烯氧化物，搅拌均匀后，离心、水洗，冷冻干燥后，置于管式炉中，在Ar氛围下，高温退火，得到不同石墨烯含量的目标产物NC@CoNC/rGO复合材料。2.根据权利要求1所述一种双金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，所述锌盐为硝酸锌，所述钴盐为硝酸钴。3.根据权利要求2所述一种双金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1、S2中所述溶剂为甲醇。4.根据权利要求3所述一种双金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，酸化处理所使用的酸洗溶液为浓度0.5M的H2SO4溶液，或浓度2.0M的HCl溶液。5.根据权利要求4所述一种双金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，聚二烯丙基二甲基氯化铵的水溶液的配置方法如下：将聚二烯丙基二甲基氯化铵、三羟甲基氨基甲烷、NaCl溶于水中，搅拌均匀得到聚二烯丙基二甲基氯化铵的水溶液。6.根据权利要求5所述一种双金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯氧化物的浓度为1.0mg/mL。7.根据权利要求1至6任一项所述方法制备的双金属有机框架复合材料的应用，其特征在于，包括以下步骤：S4、将复合材料NC@CoNC/rGO溶于含有适量Nafion的乙醇溶液中，超声混合均匀，得到混合材料，将该混合材料滴涂到玻碳电极上，置于空气中晾干后待用；转至步骤S5；S5、搭建H-型双室微生物燃料电池，阳极室采用Shewanella模式菌，底物为含有乳酸盐的培养基，阴极室采用修饰有NC@CoNC/rGO的玻碳电极，组装微生物燃料电池器件。2CN110739463A说明书1/5页一种双金属有机框架复合材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种双金属有机框架复合材料的制备方法及其应用，具体的说是一种双金属有机框架衍生多孔碳/石墨烯复合材料的制备方法及其应用，属于微生物染料电池技术领域。背景技术[0002]微生物染料电池（Microbialfuelcell,MFC）是一种将废水中的有机物转化为电能的新型能源技术。MFC能够在产电的同时进行废水处理，具有广泛的应用前景。但是，MFC较低的功率输出、高内阻、高成本等问题限制了其商业化应用，其中阴极的电子传递和氧还原反应成为电池性能提升的瓶颈。因此，开发低成本、高活性、高稳定性的阴极非铂基催化剂是MFC走向应用的关键。[0003]金属有机框架（MOFs）是一类由金属离子或团簇和有机配