一种CuO/g-C制造技术

本发明专利技术提供了一种CuO/g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种CuO/g-C3N4复合材料的制备方法
本专利技术属于CuO/g-C3N4复合材料
，具体涉及一种CuO/g-C3N4复合材料的制备方法。
技术介绍
随着世界经济的快速发展，可再生能源的开发与利用已成为21世纪面临的重大难题。目前风能、太阳能等可再生能源受气候环境的影响较大，而研究一种高效的储能设备来实现能量的提前储备将是一种行之有效的解决方法，因此高效储能器件的研发逐渐成为研究者们的关注重点。超级电容器作为目前最具有应用前景的新型储能装置之一，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储存电能的器件，具有环境污染低、功率密度高、循环稳定性好、使用寿命长等优点。在超级电容器中电极材料是使其最重要的组成部分，也是研究者们的主要研究内容。近十几年来，一类被称为“金属-有机骨架(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)材料”的有机-无机杂化纳米多孔材料受到了广泛关注，成为新材料领域的研究热点与前沿之一。金属有机骨架(MOFs)由于其具有较高的孔隙率和可控结构等特点而被广泛研究应用于电极材料领域。RamachandranR等以硝酸铜和均苯三甲酸为原料，在不同温度下水热反应合成了具有混合相的Cu@BTC-120，研究表明，该材料具有良好的循环性(3000次循环后电容保留89.7％)，但是比电容不够理想(电流密度为1.5A·g-1时比电容为228F·g-1)(RamachandranR,ZhaoC,LuoD,etal.AppliedSurfaceScience,2017,460.)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种CuO/g-C3N4复合材料的制备方法，该方法制备的CuO/g-C3N4复合材料具有优异的电化学性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种CuO/g-C3N4复合材料的制备方法，该方法为：S1、Cu-BTC材料的制备：将六水合硝酸铜、均苯三甲酸加入至质量分数为50％的N-N二甲基甲酰胺的乙醇溶液超声分散后，在温度为100℃的条件下水热反应10h～12h后，离心处理后，将沉淀物质在温度为80℃的条件下烘干12h，得到Cu-BTC材料；S2、g-C3N4纳米管材料的制备：将碳酸氢铵和三聚氰胺混合后，在N2气氛下，在真空管式炉中煅烧后，得到g-C3N4纳米管材料；煅烧的条件为：初始煅烧温度为300℃，升温速率为10℃/min，煅烧时间为2h；S3、CuO/g-C3N4复合材料的制备：将S1中得到的Cu-BTC材料和S2中得到的g-C3N4纳米管材料加入至超纯水中超声分散后，在温度为100℃的条件下烘干10h后，在空气气氛下，在真空管式炉中煅烧后，得到CuO/g-C3N4复合材料；煅烧的条件为：初始煅烧温度为300℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为3h。优选地，S1中所述六水合硝酸铜、均苯三甲酸的用量比为8.2mmol：4.7mmol：34mL。优选地，S1和S3中超声分散的时间均为20min。优选地，S1中离心处理的转速为8000r/min，离心处理的时间为10min。优选地，S2中所述碳酸氢铵和三聚氰胺的质量比为1:0.5。优选地，S2中所述g-C3N4纳米管材料为平均直径为200nm的管状纳米管；所述g-C3N4纳米管材料的平均比表面积为9m2/g。优选地，S3中所述Cu-BTC材料、g-C3N4纳米管材料和超纯水的用量比为1g:(0.5～2)g：50mL。优选地，S3中所述CuO/g-C3N4复合材料的平均粒度为3μm～6μm；所述CuO/g-C3N4复合材料的平均比表面积为203m2/g～220m2/g。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术中制备的Cu-BTC材料本身作金属有机骨架(MOFs)材料具有高孔隙率，后期通过空气气氛下煅烧形成CuO，最终得到的CuO/g-C3N4复合材料呈平均粒度为3-6μm的颗粒，并在其表面均匀的覆盖平均尺寸为100nm的g-C3N4纳米管，由于煅烧过程中g-C3N4的体积缩小，导致了CuO/g-C3N4复合材料内部产生了空隙，增大了比表面积,有利电容器的比电容。并且本专利技术中g-C3N4纳米管材料具有管状结构，可以改善CuO作为超级电容器电极材料循环稳定性差的问题，而且作为氮化碳材料，电子转移能力强，同时具有较大的比表面积，更有利于最终制备的CuO/g-C3N4复合材料具有优异的电化学性能。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术的实施例1的g-C3N4纳米材料的扫描电镜图谱。图2是本专利技术的实施例1制备的CuO/g-C3N4复合材料的XRD图谱。图3为本专利技术的实施例1制备的CuO/g-C3N4复合材料的扫描电镜图谱。图4为本专利技术的实施例1制备的CuO/g-C3N4复合材料用作电极时的循环充放电曲线图。图5为本专利技术的实施例1制备的CuO/g-C3N4复合材料用作电极时的电容保持率。具体实施方式实施例1本实施例的CuO/g-C3N4复合材料的制备方法，该方法为：S1、Cu-BTC材料的制备：将六水合硝酸铜、均苯三甲酸加入至质量分数为50％的N-N二甲基甲酰胺的乙醇溶液超声分散20min后，在温度为100℃的条件下水热反应10h后，离心处理后，将沉淀物质在温度为80℃的条件下烘干12h，得到Cu-BTC材料；所述六水合硝酸铜、均苯三甲酸和N-N二甲基甲酰胺的乙醇溶液的用量比为8.2mmol：4.7mmol：34mL；分别用N-N二甲基甲酰胺与乙醇进行离心处理，离心处理的转速为8000r/min，离心处理的时间为10min；S2、g-C3N4纳米管材料的制备：将碳酸氢铵和三聚氰胺混合后，在N2气氛下，在真空管式炉中煅烧后，得到g-C3N4纳米管材料；煅烧的条件为：初始煅烧温度为300℃，升温速率为10℃/min，煅烧时间为2h；所述碳酸氢铵和三聚氰胺的质量比为1:0.5；所述g-C3N4纳米管材料为平均直径为200nm的管状纳米管；所述g-C3N4纳米管材料的平均比表面积为9m2/g；S3、CuO/g-C3N4复合材料的制备：将S1中得到的Cu-BTC材料和S2中得到的g-C3N4纳米管材料加入至超纯水中超声分散20min后，在温度为100℃的条件下烘干10h后，在空气气氛下，在真空管式炉中煅烧后，得到平均粒度为3μm、平均比表面积为220m2/g的CuO/g-C3N4复合材料；煅烧的条件为：初始煅烧温度为300℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为3h；所述Cu-BTC材料、g-C3N4纳米管材料和超纯水的用量比为1g:0.5g：50mL。本专利技术中制备的Cu-BTC材料本身作金属有机骨架(MOFs)材料具有高孔隙率，后期通过空气气氛下煅烧形成CuO，最终得到的CuO/g-C3N4复合材料呈平均粒度为3μm的颗粒，并在其表面均匀的覆盖平均尺寸为100nm的g-C3N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CuO/g-C

【技术特征摘要】
1.一种CuO/g-C3N4复合材料的制备方法，其特征在于，该方法为：
S1、Cu-BTC材料的制备：将六水合硝酸铜、均苯三甲酸加入至质量分数为50％的N-N二甲基甲酰胺的乙醇溶液超声分散后，在温度为100℃的条件下水热反应10h～12h后，离心处理后，将沉淀物质在温度为80℃的条件下烘干12h，得到Cu-BTC材料；
S2、g-C3N4纳米管材料的制备：将碳酸氢铵和三聚氰胺混合后，在N2气氛下，在真空管式炉中煅烧后，得到g-C3N4纳米管材料；煅烧的条件为：初始煅烧温度为300℃，升温速率为10℃/min，煅烧时间为2h；
S3、CuO/g-C3N4复合材料的制备：将S1中得到的Cu-BTC材料和S2中得到的g-C3N4纳米管材料加入至超纯水中超声分散后，在温度为100℃的条件下烘干10h后，在空气气氛下，在真空管式炉中煅烧后，得到CuO/g-C3N4复合材料；煅烧的条件为：初始煅烧温度为300℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为3h。


2.根据权利要求1所述的一种CuO/g-C3N4复合材料的制备方法，其特征在于，S1中所述六水合硝酸铜、均苯三甲酸的用量比为8.2mmol：4.7mmol：34mL。


3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁敏，朱梓杨，魏传赢，于德明，蒋迪，孙鸣远，关晓辉，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22