[發(fā)明專利]制備多孔金屬?碳材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580051002.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN107073440A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝苗·科根;斯維特拉娜·A·貝魯斯;塔蒂安娜·S·拉夫羅娃;伊莉娜·A·雪普爾內(nèi)婭;亞歷山大·M·蒂莫諾夫;米哈伊爾·P·卡魯曉夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普爾瑪斯公司
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/22;B01J20/32;C01B32/05;C07F1/00;C07F15/04;C25B3/12;H01M4/62;H01M4/86
• 代理公司: 深圳永慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44378
• 代理人: 黃鑫

1.一種用于形成金屬-碳復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟：

a.提供具有式[M(Schiff)]_n的化學(xué)結(jié)構(gòu)和下面結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的聚合物席夫堿過渡金屬膜前體：

其中，n為2至50000之間的整數(shù)；M為選自由鎳、鈀、鉑、鈷、銅、鐵構(gòu)成的群組的過渡金屬；Schiff為選自由Salen(雙(水楊醛)-乙二胺的殘基)、Saltmen(雙(水楊醛)-四甲基乙二胺的殘基)、Salphen(雙(水楊醛)-鄰苯二胺的殘基)構(gòu)成的群組的四配位基席夫堿配體；R為席夫堿中的選自由H-和含有碳的取代基構(gòu)成的群組的取代基，所述R優(yōu)選為CH₃-、C₂H₅-、CH₃O-、C₂H₅O-；以及Y為席夫堿中的橋鍵且具有下面的結(jié)構(gòu)：

在Salen中，為-CH₂-CH₂-，

在Saltmen中，為

在Salphen中，為

b.將聚合物席夫堿過渡金屬前體膜沉積在載體襯底上；和

c.在惰性氣氛下，在爐中，加熱所述聚合物席夫堿過渡金屬前體膜和所述載體襯底。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底為玻璃碳板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述惰性氣氛選自氮?dú)狻鍤夂秃庵械囊徽呋蚨嗾摺?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在500℃至750℃之間，將所述聚合物席夫堿過渡金屬前體膜和所述載體襯底加熱1小時(shí)至4小時(shí)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，優(yōu)選在550℃至650℃之間加熱所述聚合物席夫堿過渡金屬前體膜和所述載體襯底。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，更優(yōu)選在580℃至620℃之間加熱所述聚合物席夫堿過渡金屬前體膜和所述載體襯底。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，將所述聚合物席夫堿過渡金屬前體膜和所述載體襯底加熱優(yōu)選持續(xù)2小時(shí)至3小時(shí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述將聚合物席夫堿過渡金屬前體膜沉積在載體襯底上包括通過向所述襯底施加恒定電位的聚合。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述襯底為玻璃碳板。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將根據(jù)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)銀/氯化銀參比電極所測(cè)量的+0.98V的恒定電位施加給所述襯底。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過放置在含有四乙基四氟硼酸銨和席夫堿單體絡(luò)合物的溶液中的所述襯底，發(fā)生聚合物膜的聚合。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述溶液的溶劑為乙腈。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述溶液的溶劑為碳酸丙烯酯。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在被放置在所述爐中之前，將在其上具有所述聚合物膜的所述載體用乙腈清洗。

15.一種在載體上的金屬-碳材料，通過下面的步驟制造金屬-碳復(fù)合材料：提供具有式[M(Schiff)]_n的化學(xué)結(jié)構(gòu)和下面結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的聚合物席夫堿過渡金屬膜前體：

其中，n為2至50000之間的整數(shù)；M為選自由鎳、鈀、鉑、鈷、銅、鐵構(gòu)成的群組的過渡金屬；Schiff為選自由Salen(雙(水楊醛)-乙二胺的殘基)、Saltmen(雙(水楊醛)-四甲基乙二胺的殘基)、Salphen(雙(水楊醛)-鄰苯二胺的殘基)構(gòu)成的群組的四配位基席夫堿配體；R為席夫堿中的選自由H-和含有碳的取代基構(gòu)成的群組的取代基，所述R優(yōu)選為CH₃-、C₂H₅-、CH₃O-、C₂H₅O-；以及Y為席夫堿中的橋鍵且具有下面的結(jié)構(gòu)：

在Salen中，為-CH₂-CH₂-，

在Saltmen中，為

在Salphen中，為

d.將聚合物席夫堿過渡金屬前體膜沉積在載體襯底上；和

e.在惰性氣氛下，在爐中，加熱所述聚合物席夫堿過渡金屬前體膜和所述載體襯底，

其中，所形成的金屬-碳材料的電化學(xué)活性比表面積為50m²/g至2500m²/g；碳含量為50重量％至85重量％；金屬與碳的重量比為0.2至1.0；由柱狀元素構(gòu)成的可控的規(guī)則結(jié)構(gòu)的直徑為1納米至1.5納米，長(zhǎng)度達(dá)到50微米，以沿著所述載體的表面距彼此0.2納米至10納米的距離設(shè)置；以及具有化學(xué)式MC_n的金屬團(tuán)簇在所述金屬-碳材料內(nèi)的均勻分布，其中，M為金屬原子、C為碳原子且(n)為0.5至6的數(shù)。