[发明专利]一种三维石墨烯包覆MOF的复合物电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维石墨烯包覆MOF的复合物电极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）制备氧化石墨烯水溶液：

采用改进hummers法制备氧化石墨烯：取0.5~5g325目~8000目鳞片石墨粉，加入0.2~2.5g的硝酸钠粉末，然后加入10~120ml酸，搅拌5~30min，在冰水浴的情况下缓慢加入2~20g的钾盐，在30~40℃水浴中搅拌0.5~3h，随后加入少量的水，继续反应10~30min，再加入100ml以上的大量水，反应5~20min，然后加入适量过氧化氢至溶液变为金黄色；

将溶液静置沉降，然后倾析除去上层清液，加入适量5%~10%的盐酸，分装入离心管中高速离心，弃去上层清液，随后用去离子水洗至中性，收集水洗后产物，加入适量去离子水超声分散，得到氧化石墨烯水溶液；

（2）制备MOF与氧化石墨烯的复合物：

把配体配成浓度为0.1~1.0mol/L的溶液，取0.01~0.1mL加入1~10mg氧化石墨烯水溶液，摇匀后加入0.1~1.0mL浓度为0.1~1.0mol/L的金属离子溶液，形成MOF与氧化石墨烯的混合溶液；

（3）制备三维石墨烯包覆MOF的复合物：

将步骤（2）中所得的MOF与氧化石墨烯的混合物，5000~20000rpm离心5~30min，倒掉上层液体加入适量的去离子水，然后加入1~100ml浓度为0.1~5mol/L的还原剂，通过50~200℃热还原1~20h，自组装得到三维石墨烯包覆MOF的复合物，为复合水凝胶形式，记为三维石墨烯/MOF复合物；该复合物水凝胶通过冷冻干燥得到复合物气凝胶；

所述三维石墨烯包覆MOF的复合物为石墨烯水凝胶将MOF颗粒包裹在内部。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，MOF在整个复合物中的质量比例为30%~80%。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述酸为浓硫酸、浓磷酸、浓硝酸之中的一种或者多种，所述钾盐为高锰酸钾、高氯酸钾、碳酸钾中的一种或者多种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述配体为亚铁氰化钾、铁氰化钾、亚铁氰化钠、镍氰化钾、镍氰化钠、锰氰化钾、锰氰化钠、钴氰化钾、钴氰化钠、对苯二甲酸二钠、均苯三甲酸三钠、甲基咪唑中的一种或者多种；所述金属离子溶液为氯化铁、氯化亚铁、氯化铜、氯化锌、氯化锰、氯化钴、氯化镍、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铜、硫酸锌、硫酸锰、硫酸钴、硫酸镍、硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰、硝酸锌、硝酸亚铁、硝酸铁离子溶液中的一种或者多种。

5.根据权利要求1、2或4所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述还原剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠、亚硫酸钠、水合肼中的一种或者多种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，进一步将步骤（3）所得的复合物气凝胶经过煅烧处理，得到三维石墨烯/MOF复合物的衍生物；煅烧方式为：空气中煅烧、氩气中煅烧、氮气中煅烧或氢氩混合气中煅烧；煅烧温度为100~1000℃，煅烧时间为1~10h。

7.一种由权利要求1-6之一所述的制备方法得到的三维石墨烯包覆MOF的复合物电极材料。