一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，以ZnCo‑ZIF为模板，在管式炉中进行氧化煅烧，即可制得六面体ZnCo2O4复合材料。本发明专利技术不仅制备步骤简单、制备条件温和、易控制，而且保持了ZnCo‑ZIF模板的形貌，生成了比表面积较大及孔径可调的六面体中空结构，以使得到的六面体ZnCo2O4复合材料在能量储存、催化等领域有优良的应用前景。

Preparation of a Hexahedral ZnCo2O4 Composite

The present invention discloses a preparation method of hexahedral ZnCo2O4 composite material. The hexahedral ZnCo2O4 composite material can be prepared by oxidizing and calcining in a tubular furnace using ZnCo_ZIF as a template. The invention not only has simple preparation steps, mild preparation conditions and easy control, but also maintains the shape of the ZnCo_ZIF template, and generates a hexahedral hollow structure with large specific surface area and adjustable pore size, so that the obtained hexahedral ZnCo2O4 composite material has excellent application prospects in energy storage, catalysis and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法
本专利技术涉及化学材料制备领域，尤其涉及一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法。
技术介绍
单过渡金属氧化物具有更高的理论容量，大量的氧化还原活性位点、储能丰富、成本低，且具有光敏、热敏、杂质敏感性等优点，广泛应用于储能、电催化及传感器等领域。尽管有诸多共性，但是每种单过渡金属氧化物在晶型结构和氧化还原行为上存在一定的差异，可供发生反应的价态有限，而且在大电流下电化学利用率低、倍率性能较差，极大地限制了其应用。而双过渡金属氧化物囊括了至少一种过渡金属离子和一种或者多种电化学活性离子，相比单金属氧化物，它可通过调控组成来扩宽电位窗口，提高电导率，暴露更多的活性位点，利用不同组分的协同作用来提高材料的综合电化学性能，因此，双过渡金属氧化物可以更好地作为超级电容器和锂离子电池的电极材料。双金属氧化物主要有三大类，AB2O4，ABO4和A3B2O8，其中A和B分别代表不同的金属离子，可以视为在单金属氧化物基础上掺杂另外一种元素，具体如尖晶石，白钨矿，CaFe2O4型晶体结构。常见的合成双金属氧化物的方法有水热法，化学沉淀法，电沉积和气相沉积法，但是这些方法合成的双金属氧化物结构单一，大部分都是片层状的结构，在能量储存、催化等其他方面应用有限。所以，设计出具有三维结构(中空结构)的双金属氧化物能够显著的提高材料的比表面积以及反应活性位点，这种结构对于其在能量储存、催化等方面的性能有显著的提高作用。目前，制备三维结构(中空结构)的双金属氧化物是以MOFs为模板通过合适的氧化温度得到多面体结构的双金属氧化物，虽然以MOFs为模板在空气中经过优化的氧化条件可以得到不同形貌的双金属氧化物，且具有较大的比表面积以及孔径可调等优点，但是工艺能耗高且合成的双金属氧化物杂质较多，限制了其在工业上的发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：(1)合成ZnCo-ZIF复合材料称取Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)溶解形成A溶液，称取2-甲基咪唑溶解形成B溶液，将A溶液、B溶液分别超声并混合得到固液混合物，随后将固液混合物进行固液分离处理，收集分离所得的固体并进行干燥，既制得固体粉末；(2)将步骤(1)制得的固体粉末置于空气气氛中进行高温煅烧，即可制得本专利技术公开的六面体ZnCo2O4复合材料。优选的，所述步骤(1)中，Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑的摩尔比为1：(2～8)：(100～200)。优选的，所述步骤(1)中，Zn(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O的质量比为1：(1.2～14)。优选的，所述步骤(1)中，将A溶液和B溶液组成的混合液置于室温条件下搅拌反应10～20min。优选的，所述步骤(1)中，干燥温度为70℃～100℃，干燥时间为12～24h。优选的，所述步骤(2)中，煅烧温度为350℃～400℃，煅烧时间为2～6h。本专利技术通过设计制备出有序的核壳结构或者分级结构的复合材料，能够充分发挥各组分的优势，形成“协同效应”，提高了电子传输速率，同时为离子嵌入、脱出时造成材料体积的崩溃提供了缓冲作用，而且中空结构具有一定的空穴和功能性的外壳，大的比表面积、低的密度、动力学有利的开放结构和表面渗透率等优点，使其在很多应用领域特别是在能量储存方面具有很大的优势。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供的一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，以ZnCo-ZIF为模板，在管式炉中进行氧化煅烧，即可制得六面体ZnCo2O4复合材料。本专利技术不仅制备步骤简单、制备条件温和、易控制，而且保持了ZnCo-ZIF模板的形貌，生成了比表面积较大及孔径可调的六面体中空结构，以使得到的六面体ZnCo2O4复合材料在能量储存、催化等领域有优良的应用前景，本专利技术公开的技术方案适于推广与应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为不同煅烧温度下所制备的六面体ZnCo2O4复合材料的SEM图。图2为不同煅烧温度下所制备的六面体ZnCo2O4复合材料的XRD图。图3为不同煅烧温度下所制备的六面体ZnCo2O4复合材料的CP图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例及说明书附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种制备工艺简单、制备提交容易控制的六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法。为更好地理解本专利技术，下面通过以下实施例对本专利技术作进一步具体的阐述，但不可理解为对本专利技术的限定，对于本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本专利技术的保护范围内。本专利技术公开了一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：(1)合成ZnCo-ZIF复合材料称取Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)溶解形成A溶液，称取2-甲基咪唑溶解形成B溶液，将A溶液、B溶液分别超声并混合得到固液混合物，随后将固液混合物进行固液分离处理，收集分离所得的固体并进行干燥，既制得固体粉末；(2)将步骤(1)制得的固体粉末置于空气气氛中进行高温煅烧，即可制得本专利技术公开的六面体ZnCo2O4复合材料。为了进一步实现本专利技术的技术效果，步骤(1)中，Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑的摩尔比为1：(2～8)：(100～200)。为了进一步实现本专利技术的技术效果，步骤(1)中，Zn(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O的质量比为1：(1.2～14)。为了进一步实现本专利技术的技术效果，步骤(1)中，将A溶液和B溶液组成的混合液置于室温条件下搅拌反应10～20min。为了进一步实现本专利技术的技术效果，步骤(1)中，干燥温度为70℃～100℃，干燥时间为12～24h。为了进一步实现本专利技术的技术效果，步骤(2)中，煅烧温度为350℃～400℃，煅烧时间为2～6h。下面，将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。实施例1一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：(1)ZnCo-ZIF复合材料的制备称取0.3gZn(NO3)2·6H2O、0.6gCo(NO3)2·6H2O和15mgCTAB(十六烷基三甲基溴化铵)溶于50mL去离子水中形成A溶液，超声搅拌30min；称取2-甲基咪唑溶于100mL去离子水中形成B溶液，超声搅拌30min；随后将A、B溶液混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：(1)合成ZnCo‑ZIF复合材料称取Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)溶解形成A溶液，称取2‑甲基咪唑溶解形成B溶液，将A溶液、B溶液分别超声并混合得到固液混合物，随后将固液混合物进行固液分离处理，收集分离所得的固体并进行干燥，既制得固体粉末；(2)将步骤(1)制得的固体粉末置于空气气氛中进行高温煅烧，即可制得本专利技术公开的六面体ZnCo2O4复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：(1)合成ZnCo-ZIF复合材料称取Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)溶解形成A溶液，称取2-甲基咪唑溶解形成B溶液，将A溶液、B溶液分别超声并混合得到固液混合物，随后将固液混合物进行固液分离处理，收集分离所得的固体并进行干燥，既制得固体粉末；(2)将步骤(1)制得的固体粉末置于空气气氛中进行高温煅烧，即可制得本发明公开的六面体ZnCo2O4复合材料。2.根据权利要求1所述的一种六面体ZnCo2O4复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑的摩尔比为1：(2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道理，张旭明，委福祥，
申请(专利权)人：盱眙新远光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32