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专利号: 2020110694743
申请人: 济南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属有机框架原位活化中空碳球,其特征在于,所述中空碳球的外径尺寸为

0.45-1.15 μm,内径尺寸为0.35-0.95 μm,比表面积为600-1500 cm-3 g-1。

2.根据权利要求1所述的中空碳球,其特征在于,所述中空碳球由以下成分组成:C 

95.5 at.%-99.2 at.%、N 0.8 at.%-3.7 at.%和O 0-0.8 at.%。

3.一种权利要求1或2所述的金属有机框架原位活化中空碳球的制备方法,其特征在于,采用以下步骤:(1)金属有机框架颗粒的合成:

将聚乙烯吡咯烷酮、配体和锌盐加入有机溶剂中,搅拌得到澄清溶液;然后将澄清溶液进行溶剂热反应,反应结束冷却到室温,洗涤、干燥,得金属有机框架颗粒;

(2)金属有机框架原位活化中空碳球的制备:

将步骤(1)中得到的金属有机框架颗粒置于陶瓷舟内部,将陶瓷舟在保护气下进行预处理,得到中空碳球;

(3)将步骤(2)获得的中空碳球置于陶瓷舟内部,将陶瓷舟在保护气下进行活化处理,冷却后获得中空碳球,经过清洗、烘干,得到金属有机框架原位活化的中空碳球颗粒。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的锌盐为硝酸锌、醋酸锌和硫酸锌的一种或两种混合物;所述配体为邻苯二甲酸或均苯三甲酸;所述有机溶剂为N,N 二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液,其中乙醇与N,N 二甲基甲酰胺的体积比为0-15:20-~ ~

50。

5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1万 130万;步骤(1)所述金属盐、配体、聚乙烯吡咯烷酮和有机溶剂的质量体积比为~

430 mg:(100-200)mg:1g:(30-50)mL。

6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)溶剂热反应的温度为110 200~℃,反应时间为1 24小时;洗涤采用的溶剂为乙醇;干燥的温度为60 120℃,干燥时间为24~ ~ ~

72小时。

7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)和步骤(3)中保护气均为氮气、氩气或氢氩混合气;步骤(2)预处理温度为550 750℃,升温速率为5℃/min,预处理时间~为1 10小时;步骤(3)活化处理温度为800 1400℃,升温速率为1 10 ℃/min,活化处理时间~ ~ ~为1 10小时;步骤(3)所述的清洗为放入1 10 M的硫酸中清洗。

~ ~

8.根据权利要求3-7任一项所述的方法,其特征在于,具体的制备方法采用以下步骤:(1)取N,N 二甲基甲酰胺20-50 mL和乙醇0-15 mL混合溶液于烧杯中,加入1 g分子量~为1万-130万聚乙烯吡咯烷酮,用磁力搅拌器搅拌至聚乙烯吡咯烷酮全部溶解;然后加入

430 mg的锌盐和100-200 mg的邻苯二甲酸或均苯三甲酸,用磁力搅拌器搅拌至锌盐和邻苯二甲酸或均苯三甲酸全部溶解,得到澄清透明的溶液;

(2)将步骤(1)制备的澄清透明溶液转移至聚四氟乙烯的反应釜中,将反应釜置于110~

200℃的烘箱中,保温1 24小时,自然冷却到室温,用乙醇将溶剂DMF清洗干净,将清洗后,得~到的粉末于60 120℃的烘箱中,保温24 72小时,获得金属有机框架颗粒;

~ ~

(3)将步骤(2)制备的金属有机框架颗粒置于磁陶瓷舟内,将陶瓷舟在保护气下置于管式炉中,以5℃/min的升温速率,升至550 750℃,保温1 10小时,自然冷却,得到中空碳球;

~ ~

(4)将步骤(3)预处理样品置于陶瓷舟内部,将陶瓷舟在保护气下置于管式炉中,以1~

10 ℃/min的升温速率,升至800 1400℃,保温1 10小时,自然冷却后,放入1 10 M的硫酸清~ ~ ~洗,烘干,获得金属有机框架原位活化的中空碳球颗粒。

9.一种权利要求8所述的金属有机框架原位活化的中空碳球的应用,其特征在于:所述中空碳球用于超级电容器、锂/钠/钾离子电池或催化领域。