一种氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法技术

本发明专利技术涉及一种氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法，首先在基底上制备MOF阵列，既作为CNTs生长的基底，又为CNTs生长提供催化剂；CNTs生长的碳源来源于MOF自身热解产生的含碳小分子气体以及火焰燃烧剩余的乙炔。通过调控碳源与氧气比例、处理时间、距离等工艺参数，实现MOF阵列的快速碳化并保证阵列结构完整性，CNTs的原位快速生长。此外，CNTs与基底间具有良好的结合力。本发明专利技术相比与传统方法利用MOF制备碳纳米催化材料，该工艺制备的碳纳米催化材料保持阵列化特征，不仅可以避免后续应用中使用导电添加剂等，结构也具有良好的稳定性、大的比表面积、多的活性位点；同时，CNTs可以增大碳纳米催化剂的比表面积，暴露更多活性位点，提高导电性。提高导电性。提高导电性。

【技术实现步骤摘要】
一种氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法


[0001]本专利技术属于纳米催化材料制备
，涉及一种氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法。

技术介绍

[0002]能源危机和环境污染依然是当今世界经济快速发展两大问题，开发新型高效的储能器件引起广泛关注，而燃料电池、金属
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空电池具有成本低、清洁高效、环境友好、容量高、工作温度低等优点。尽管在氧还原催化剂方面取得了较大进展，但目前影响大规模商业应用的瓶颈是贵金属Pt催化剂的大量使用。Pt基催化剂不仅价格昂贵，而且稳定性差、抗甲醇中毒能力弱。发展非贵金属氧还原催化剂具有重要意义。
[0003]金属有机框架(MOF)是由金属离子或团簇与有机化合物配体通过配位键连接形成的一种有机无机杂化的多孔材料。近些年，以MOF为前驱体制备的纳米碳材料在氧还原催化剂方面有广泛的应用。专利1“CN110433861B”通过高温热解MOF获得了钴氮共掺碳基纳米材料，该材料在碱性条件下表现出优异的氧还原催化性能；然而，该专利制备的碳基纳米材料为粉末状，在制备电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、MOF阵列的制备：将基底浸泡在硝酸盐水溶液中1～6h，再加入2
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甲基咪唑水溶液，搅拌30～60s；室温下静置反应1～6h；反应物质水和无水乙醇洗涤多次后，烘干，在基底上沉积得到MOF阵列；步骤2、CNTs的制备：调节氧乙炔枪头至生长有MOF阵列的基底表面距离为10～50mm，采用氧乙炔火焰处理0.5～5s后，关闭氧气和乙炔，随空气冷却降温，在MOF阵列表面生长制备出CNTs。所述氧气流量为0.1～0.5L/s；所述乙炔或丙烷流量为0.1～0.5L/s。2.根据权利要求1所述氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法，其特征在于：所述基底进行预处理：将基底分别用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗并置于50～100℃烘箱于6～12h烘干。3.根据权利要求1或2所述氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位快速生长CNTs的方法，其特征在于：所述基底包括但不限于碳纤维布、碳纤维纸、石墨纸、石墨片、碳/碳复合材料、泡沫镍、镍箔、镍片或泡沫铜。4.根据权利要求1所述氧乙炔火焰处理MOF阵列表面原位...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷学民，刘慧敏，刘天宇，付前刚，李克智，李贺军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：