[發明專利]一種一維金屬氧化物/碳化物復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911410023.9
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111129468B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 張曉偉;高鴻毅;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州阿德旺斯新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01G11/26;H01G11/30;H01G11/86;B01J27/22;B01J35/10;B01J37/08
• 代理公司: 北京悅和知識產權代理有限公司 11714
• 代理人: 司麗春

本發明實施例涉及無機納米功能材料合成領域，具體涉及一種一維金屬氧化物/碳化物復合材料及其制備方法。本發明提供的一維金屬氧化物/碳化物復合材料的制備方法，包括下述步驟：將一維金屬有機框架材料進行煅燒；其中，煅燒溫度為200?600℃。本發明提供的制備方法，首次以一維金屬有機框架材料為前驅體，且通過一步煅燒熱解，即可獲得一維金屬氧化物/碳化物復合材料；獲得的一維金屬氧化物/碳化物復合材料仍維持良好的一維形貌，且具有大比表面積、高分散性、更多暴露的活性位點和良好的導電性；制備方法簡便，能耗低，原料成本低，易于放大生產。

技術領域

本發明涉及無機納米功能材料合成領域，具體涉及一種一維金屬氧化物/碳化物復合材料及其制備方法。

背景技術

多孔碳材料由于具有較大的比表面積、良好的吸附性和導電性等特性，使其在電催化、電池、電容器、傳感器以及氣體吸附等領域具有非常重要的應用。但是單純的碳材料缺乏可以直接利用的活性位點，導致其通常是作為載體材料，需要與其他活性材料相復合才能實現更廣泛的應用。為了解決這一問題，普遍采用的方法是引入活性物質，主要包括貴金屬、過渡金屬氧化物等，通過負載的方法將其與多孔碳材料相復合，從而提高其催化、吸附和電化學活性。但是，這類負載型復合物的合成方法通常比較復雜，活性物質的負載量一般較小，活性位點較少，分散性也較差，影響其綜合性能的提升。

此外，單純的多孔碳材料在惰性環境中比較穩定，但是在有氧環境中其熱穩定性顯著下降。而如果將多孔碳材料與金屬活性中心化合，生成金屬碳化物，則能夠在保證其優異結構性能和良好導電性的同時，提高其穩定性和活性。并且，當金屬碳化物與其他金屬材料結合形成金屬/金屬氧化物/金屬碳化物復合材料時，通過互相之間的協同作用，還可以進一步提升其電化學等性能。但是碳化物的合成通常是采用高溫熱還原的方法，使用的高溫環境一般需要達到1000℃以上，能耗較大，生成的碳化物也往往是塊材，不具備很好的催化、吸附和電化學活性。而采用模板法雖然能夠得到活性較高的一維多孔碳化物，但合成過程非常復雜。

金屬有機框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料是由金屬離子或者金屬簇和有機配體構成的一種新穎的多孔固體材料。由于該類材料的多孔性、高比表面積、可裁剪性、多活性位點等特點，使其在氣體儲存、二氧化碳捕集、分子分離、催化、藥物或者其它材料載體等領域具有極其重要的應用。根據結構的空間維度不同，金屬有機框架材料通常可以分為一維、二維和三維金屬有機框架材料。相比于三維結構，低維MOFs材料(如一維MOFs)除了具有MOFs材料的本征特性之外，還具有低維納米材料的結構特性，往往表現出更加獨特的物理化學性質，如高長徑比、豐富的表面活性位點等。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

發明目的

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種一維金屬氧化物/碳化物復合材料及其制備方法。本發明提供的制備方法，首次以一維金屬有機框架材料為前驅體，且通過一步煅燒熱解，即可獲得一維金屬氧化物/碳化物復合材料；獲得的一維金屬氧化物/碳化物復合材料仍維持良好的一維形貌，且具有大比表面積、高分散性、更多暴露的活性位點和良好的導電性；制備方法簡便，能耗低，原料成本低，易于放大生產。金屬有機框架材料(MOFs)材料本身既具有分散的金屬位點、大比表面積、豐富的多孔結構，而其有機配體部分通常含有碳元素和氧元素，尤其是一維MOFs還兼具低維材料優異的物理化學特性，因此，將一維MOFs作為前驅體，通過簡單、環保和低能耗的方法獲得一維金屬氧化物/碳化物的復合材料具有非常重要的實際意義。

解決方案

為實現本發明目的，本發明實施例提供了一種一維金屬氧化物/碳化物復合材料的制備方法，所述制備方法包括下述步驟：將一維金屬有機框架材料進行煅燒；其中，煅燒溫度為200-600℃。