[發(fā)明專利]一種以金屬離子催化有機配體制備碳納米籠的方法及其制備的碳納米籠和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910577442.5
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110272035B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉先斌;賴昌淦;梁彤祥;曹長青;童珍;甄卓武
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;H01M12/06;H01M4/88;H01M4/96
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種以金屬離子催化有機配體制備碳納米籠的方法，其特征在于：所述方法具體包括如下步驟：

（1）按配比將有機配體溶于蒸餾水中，攪拌均勻后形成A溶液，其中：所述有機配體為咪唑、甲基咪唑、2-甲基咪唑、苯并咪唑、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、苯并咪唑甲酸、吡啶和聯(lián)吡啶中的任一種或多種；所述有機配體與蒸餾水的配比為（3～6）質量份：（40～100）體積份；其中：所述質量份與體積份之間是以g：mL作為基準；

（2）按配比將金屬鹽溶于蒸餾水中，攪拌均勻后形成B溶液，所述金屬鹽為鋯鹽、銅鹽、鐵鹽、鋅鹽、鎳鹽、鈷鹽和鉬鹽中的任意多種；所述金屬鹽與蒸餾水的配比為（1～3）質量份：（40～100）體積份；其中：所述質量份與體積份之間是以g：mL作為基準；

（3）緩慢將B溶液加入到A溶液中，在常溫條件下反應2～24 h，反應結束后，將產物離心、洗滌，獲得菱形十二面體結構的金屬有機框架前驅體；

（4）將所述金屬有機框架前驅體置于高溫爐中，并在惰性氣體氛圍條件下加熱至350～500℃恒溫煅燒1～2 h，然后繼續(xù)升溫至800～900℃恒溫煅燒1～4 h，自然冷卻至室溫，再將所得產物依次經(jīng)酸洗、水洗處理后干燥，獲得碳納米籠狀粉體。

2.根據(jù)權利要求1所述的以金屬離子催化有機配體制備碳納米籠的方法，其特征在于：步驟（2）所述金屬鹽為硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、鹵化物、磷酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的任一種或多種的混合。

3.根據(jù)權利要求1所述的以金屬離子催化有機配體制備碳納米籠的方法，其特征在于：步驟（2）所述金屬鹽由鈷鹽和鎳鹽組成，所述鈷鹽與鎳鹽的摩爾比為1：1～6：1。

4.根據(jù)權利要求1所述的以金屬離子催化有機配體制備碳納米籠的方法，其特征在于：步驟（4）所述酸洗處理時間為4～24h。

5.權利要求1～4任一項所述的以金屬離子催化有機配體制備碳納米籠的方法制備得到的碳納米籠材料。

6.權利要求1～4任一項所述方法制備得到的碳納米籠材料作為電極催化劑在鋅空氣電池中的應用。

7.一種空氣電極，其特征在于：包括空氣電極催化劑、用于空氣電極的電解質、以及導電材料，其中：所述空氣電極催化劑為權利要求1～4任一項所述方法制備得到的碳納米籠材料。

8.一種鋅空氣電池，其特征在于所述電池包括權利要求7所述的空氣電極。