[發(fā)明專利]一種石墨炔/三氧化二鋁材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011120509.1 | 申請日： | 2020-10-19 |
| 公開（公告）號： | CN112275256B | 公開（公告）日： | 2021-10-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王海鷹;王婷;金林鋒;黃磊;劉恢;楊志輝;唐崇儉;顏旭 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號： | B01J20/20 | 分類號： | B01J20/20;B01J20/30 |
| 代理公司： | 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114 | 代理人： | 袁靖 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 石墨 氧化 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明屬于碳材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二維石墨炔/Al2O3材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用對苯二甲酸和/或2?氨基對苯二甲酸，硝酸鋁為原料，在溶劑熱法下合成2D?MOFs作為前驅(qū)體，再在保護氣體中煅燒，合成了二維石墨炔/Al2O3。本發(fā)明提出的制備方法具有工藝簡單，易于操作，流程短，所制備的新型石墨炔/Al2O3材料對氟化物具有良好的吸附能力，可用于去除廢水中的氟化物。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于碳材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二維石墨炔/Al2O3材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
石墨炔材料是繼石墨烯之后，又一種被譽為超級材料的新型碳材料,是sp和sp2雜化形成的一種新型碳的同素異形體,它是由炔鍵將苯環(huán)共軛連接形成的具有二維平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全碳高分子。石墨炔具有豐富的碳化學(xué)鍵、大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和半導(dǎo)體性能，由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)及類似硅優(yōu)異的半導(dǎo)體性能，石墨炔在能源、催化、光學(xué)、電學(xué)、光電子器件等諸多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
石墨炔的制備方法主要有：銅基底溶液生長法、化學(xué)氣相沉積法、界面生長法、溶液超聲法等。通過交叉偶聯(lián)反應(yīng)的銅基底溶液生長法制備大面積的石墨炔薄膜厚度達(dá)1μm，且內(nèi)部和端部炔烴的不穩(wěn)定性及炔烴芳基的自由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致有大量的缺陷功能團，不能滿足制備二維器件的需求。目前發(fā)展的石墨烯和氧化鋅輔助的化學(xué)氣相沉積法生長的單層石墨炔，存在與輔助材料分離的問題。溶液超聲法獲得的二維石墨炔面積小，工序復(fù)雜，易引入雜質(zhì)。
一直以來活性氧化鋁被廣泛應(yīng)用于水體除氟，具有表面積大、孔道結(jié)構(gòu)豐富以及吸附性能良好等優(yōu)點，但也存在一些缺點，如易團聚、吸附量小、適用pH窄、吸附周期長以及循環(huán)利用性較差，同時其價格高(1500美元/噸)，不適用于大規(guī)模工業(yè)除氟。因此，近年來眾多研究一直致力于探索合成其他高吸附量、低成本的替代活性氧化鋁水體除氟材料。
由于之前合成方式的缺陷，因此本發(fā)明在溶劑熱法下合成2D-MOFs作為前驅(qū)體，再在保護氣體中煅燒，合成了二維石墨炔/Al2O3，所制備的新型石墨炔/Al2O3材料具有良好的比表面積以及納米孔，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，顯示了對氟化物良好的吸附能力，為石墨炔作為基礎(chǔ)除氟材料的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)研究。
純碳材料由于其本征的活性較低，作為電極材料其比容量、能量密度和功率密度都不理想。因此人們嘗試了許多方法去改性傳統(tǒng)的純碳材料，其中氮摻雜就是一種相對高效、簡易的提高碳材料性能的方法。用于含氮多孔碳材料合成的方法可以歸納為原位摻雜和后處理兩大類。目前，對碳材料的氮摻雜的方式主要集中于后摻雜，這種方法雖然工藝相對簡易，但其能實現(xiàn)的氮雜量相對較低并且反應(yīng)條件相對苛刻，且后處理的方法不能實現(xiàn)對氮摻雜的位置和氮元素種類的精確調(diào)控，限制了其在許多領(lǐng)域的理論和實驗研究。
本發(fā)明采用工藝簡單，易于修飾和調(diào)控等優(yōu)勢的合成方式，是一種非常具有工業(yè)前景的合成二維石墨炔/Al2O3的工藝。
發(fā)明內(nèi)容：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于溶劑熱法和煅燒法制備的二維石墨炔/Al2O3材料。該方法制備工藝簡單，易于操作，能耗低，氮摻雜均勻，且可控。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種石墨炔/Al2O3材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
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