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专利号: 2021114596481
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:2026-10-22
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衍生的氮掺杂的碳微立方体,其特征在于,所述碳微立方体的边‑2 ‑1 ‑2 ‑1

长为1‑20 μm,比表面积为600‑2000 cm  g ,其中微孔的比表面积为485‑1135 cm  g ,平均孔径尺寸为1.2‑5.7 nm。

2.根据权利要求1所述的碳微立方体,其特征在于,所述氮掺杂的碳微立方体由以下成分组成:C 93.7‑99.0 at.%、N 0.5‑3.2 at.%和O 1.1‑5.2 at.%。

3.一种权利要求1或2所述的金属有机框架衍生的氮掺杂的碳微立方体的制备方法,其特征在于,采用以下步骤:

(1)金属有机框架微立方体的合成: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)金属有机框架衍生的氮掺杂的碳微立方体的制备:将步骤(1)中得到的金属有机框架碳微立方体置于陶瓷舟内部,将陶瓷舟在保护气下同时进行活化和碳化,得到氮掺杂的碳微立方体。

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;所述配体为氨基对苯二甲酸或对苯二甲酸;所述有机溶剂为N,N 二甲基甲酰胺溶液;所述聚乙~

烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。

5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述金属盐、配体、聚乙烯吡咯烷酮和有机溶剂的质量体积比为(300‑500) mg:(50‑500) mg:(0.5‑2) g:(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165 200 ~

℃,反应时间为1 22小时;洗涤采用的溶剂为乙醇;干燥的温度为60 ℃,干燥时间为24小时~

以上。

7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中保护气为氮气或氩气;步骤(2)碳化和活化温度为900‑1500 ℃,升温速率为4‑10 ℃/min,处理时间为1 10小时。

~

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30 mL溶液于烧杯中,加入0.5‑2 g的聚乙烯吡咯烷酮K30,用~

磁力搅拌器搅拌至聚乙烯吡咯烷酮K30全部溶解;然后加入300‑500 mg的锌盐和100‑200 mg的氨基对苯二甲酸或对苯二甲酸,用磁力搅拌器搅拌至得到均一的溶液;

(2)将步骤(1)制备的均一的溶液转移至聚四氟乙烯的反应釜中,将反应釜置于165~

200 ℃的烘箱中,保温1 22小时,自然冷却到室温,用乙醇将产物清洗干净后,将得到的产~

物于60 ℃的烘箱中,保温24小时以上,获得金属有机框架微立方体颗粒;

(3)将步骤(2)制备的金属有机框架微立方体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4‑10 ℃/min的升温速率,升至900 1500 ℃,保温1 10小时,自然冷却~ ~

后,获得金属有机框架衍生的氮掺杂的碳微立方体。

9.一种权利要求8所述的金属有机框架衍生的氮掺杂的碳微立方体应用,其特征在于:所述氮掺杂的碳微立方体用于电催化或超级电容器领域。