改性氧化锌/框架结构碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性氧化锌/框架结构碳复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料由氧化锌，氧化镍和三维多孔结构碳材料组成。本发明专利技术通过利用碳化锌/镍双金属有机框架材料MOF，实现了氧化锌/氧化镍在三维结构碳材料中的均匀分散。应用在超级电容器电极材料技术领域，电流密度为1～20A/g，比电容达到807～508F/g。本发明专利技术利用金属有机框架材料所提供的三维孔道结构，提高了复合材料结构稳定性和导电性，增加了电化学活性位点，在超级电容器领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
改性氧化锌/框架结构碳复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及超级电容器电极材料
，尤其涉及一种改性氧化锌/框架结构碳复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着人口的增加和资源的缺乏，出现了前所未有的能源危机，寻求一种清洁高效的能源成为全世界的当务之急。以超级电容器为代表的储能和转换设备迅速发展。超级电容器以其高功率密度、快速充放电能力、超长循环稳定性、温度应用范围宽和对环境无污染等特点使其得到了广泛的科研关注。目前超级电容器主要面临的问题在于：与锂离子等二次电池相比，超级电容器由于其较低的能量密度难以满足各种用电器件对高储能密度的需求。超级电容器电极材料主要分为三种：碳材料、金属氧化物和导电聚合物。其中碳材料具有低成本、易制取、比表面积大、稳定性优异等优点，特别是三维碳材料由于其良好的微观形貌结构，比表面积更大，三维结构更有利于电子传输。金属氧化物被证明可以拓宽各类超级电容器设备的电压窗口，提升能量密度。超级电容器的电荷存储能力是由电极材料和电极/电解质界面电荷转移或电荷积累的电荷存储机理共同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性氧化锌/框架结构碳复合材料，其特征在于，所述复合材料由氧化锌、氧化镍和三维多孔结构碳材料组成；/n所述三维多孔结构碳材料用于提供三维孔道；/n所述氧化锌和氧化镍均匀分散在所述三维孔道内外。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化锌/框架结构碳复合材料，其特征在于，所述复合材料由氧化锌、氧化镍和三维多孔结构碳材料组成；
所述三维多孔结构碳材料用于提供三维孔道；
所述氧化锌和氧化镍均匀分散在所述三维孔道内外。


2.一种改性氧化锌/框架结构碳复合材料的制备方法，包括上述权利要求1所述的改性氧化锌/框架结构碳复合材料，其特征在于，所述制备方法利用金属有机框架材料MOF的三维孔道结构，通过化学合成方法获得锌镍双金属多孔有机框架材料，随后对锌镍双金属多孔有机框架材料进行碳化，获得具有三维孔道结构的碳材料，并且同时生成均匀分散在所述三维孔道内外的氧化锌和氧化镍。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
S1：制备纳米球状掺镍金属多孔有机框架材料Ni-MOF；
S2：对S1中的纳米球状掺镍金属多孔有机框架材料Ni-MOF进行复合反应，制备前驱体锌镍双金属多孔有机框架材料Zn/Ni-MOF；
S3：对S2中前驱体锌镍双金属多孔有机框架材料Zn/Ni-MOF进行碳化，制备纳米复合材料氧化锌/镍/氧化镍/碳ZnO/NiO/Ni/NC。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S1具体包括：
S11：将N，N-二甲基甲酰胺与乙二醇以容积比3:1～4:1混合，得到混合溶液；
S12:将硝酸镍和对苯二甲酸以摩尔比2:1～3:1溶于S11中混合溶液，并在室温下持续搅拌一定时间后，得到绿色透明溶液；
S13:对S12反应后的绿色溶液进行固液分离处理，，得到湿润Ni-MOF样品；
S14:将湿润Ni-MOF样品干燥过夜后，得到干燥Ni-MOF样品。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S13具体为：绿色透明溶液置入不锈钢自压釜中并旋紧，在鼓风干燥机中120～...

【专利技术属性】
技术研发人员：万初斌，唐安春，巨新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11