[發(fā)明專利]一種激光燒蝕法制備磁性多孔碳的方法

有效

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• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN111217351B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳仁安;彭佳喜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

一種激光燒蝕法制備磁性多孔碳的方法，該方法是以金屬有機骨架材料為前驅(qū)體，利用激光燒蝕工藝直接在空氣氛圍中對金屬有機骨架材料進行快速有效碳化，從而制備得到具有磁性多孔碳復(fù)合物。本發(fā)明制備磁性多孔碳具有工藝簡單、快速可控、無需外加惰性保護氣體的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬有機骨架材料碳化技術(shù)，屬于碳材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種利用激光燒蝕金屬有機骨架材料制備磁性多孔碳的方法。

背景技術(shù)

碳元素是自然界最為常見的元素之一，碳材料的種類豐富、性能優(yōu)良，幾乎涵蓋了物質(zhì)的各種極端特性，如絕緣-超導(dǎo)，絕熱-超導(dǎo)熱、吸光-全透光等。由于碳材料的突出性能，其在吸附、分離、儲能、催化等領(lǐng)域中均具有重要貢獻。考慮到社會經(jīng)濟效益的最大化，簡單高效的碳材料制備方法成為人們長期以來的研究目標。此外，復(fù)合碳材料由于兼具碳材料和其他優(yōu)勢材料的特性也被廣泛研究，如碳硅復(fù)合物和碳磁復(fù)合物等。

其中，磁性碳材料具有碳的優(yōu)異吸附性能和磁性材料的磁可控性，已經(jīng)被應(yīng)用到環(huán)境污染物的吸附回收處理、生物樣品前處理、靶向藥物運輸和電磁波吸收等領(lǐng)域中。但目前制備磁性碳材料方法仍較為繁瑣，需要先制備碳材料再負載磁性材料，或者先制備磁性材料再包裹上碳材料，甚至需要經(jīng)過進一步高溫等步驟的處理。含磁性金屬元素的金屬有機骨架材料的直接碳化為制備磁性碳材料提供了一種簡單可行的途徑，且金屬有機骨架材料前驅(qū)體的有序孔道結(jié)構(gòu)碳化后可以有效形成多孔碳，其高比表面積有利于后續(xù)的應(yīng)用。但是，目前常規(guī)以金屬骨架材料為前驅(qū)體制備碳材料的方法均采用惰性氛圍下加熱碳化的方式，步驟繁瑣且耗時較長，諸如需要通入惰性氣體起保護作用、設(shè)置升溫程序長時間加熱和緩慢的降溫冷卻的步驟。因此，需要提供一種新型的金屬有機骨架材料碳化方法制備磁性多孔碳，無需惰性氛圍保護和長時間高溫處理，以提高其制備效率、降低制備成本、減少制備時間和能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種激光燒蝕法制備磁性多孔碳的方法。

該方法是以含有磁性金屬元素的金屬有機骨架材料為原料，將其平鋪放置在激光刻蝕機的工作平臺上，在空氣氛圍下通過激光對沿激光垂直方向的材料快速照射，制備得到磁性多孔碳材料。

本發(fā)明提供了上述激光燒蝕法制備磁性多孔碳的方法，其特征在于：

所述含有磁性金屬元素的金屬有機骨架材料為含F(xiàn)e、Co、Ni中一種或二種以上的金屬離子和對苯二甲酸、2-氨基對苯二甲酸、均苯三甲酸中一種或二種以上的有機配體組成的材料，材料為顆粒狀，其粒徑在20nm-500μm；

所述空氣氛圍指普通大氣環(huán)境，無需額外保護氣體；

所述激光的額定輸出功率為0.5-100W(優(yōu)選2-100W)，光斑直徑為5-2000μm，波長為300-900nm；

所述快速照射的線速度為1-1000mm/s(優(yōu)選50-100mm/s)，照射方式包括矩陣式掃描、Z字形掃描、逐行掃描、間隔掃描中的一種或二種以上，沿激光垂直方向掃描深度為0.01-0.2mm，即沿激光傳輸方向材料的鋪設(shè)厚度為0.01-0.2mm。

所述制備得到的磁性多孔碳具有磁性、多孔性的特點。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)異效果：

本發(fā)明為一種激光燒蝕法制備磁性多孔碳的方法，該制備磁性多孔碳的方法與傳統(tǒng)方法相比，具有無需惰性氛圍保護，處理時間短，能耗少，設(shè)備簡單的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的磁性碳材料透射電子顯微鏡圖。

具體實施方式

下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例。

實施例1