[发明专利]2D ZnO@3D CF纳米复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种2D ZnO@3D CF纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对块状的三聚氰胺树脂泡沫进行清洗，干燥，干燥后升温至600～1000℃保温1～3h，冷却至室温20～25℃，得到3D泡沫碳；

2)将所述3D泡沫碳浸入60～80℃的溶液A中并保温6～12h，取出3D泡沫碳后进行清洗和干燥，得到3D CF，其中，所述溶液A为混合酸和去离子水的混合物，所述溶液A中混合酸的体积分数为5～15％，所述混合酸为硫酸和硝酸的混合物；

3)重复CF吸收锌方法6～12次，得到处理后CF，其中，所述CF吸收锌方法为：将溶液B滴在所述3D CF上，滴加后进行干燥，每次CF吸收锌方法滴加溶液B的量为：滴加溶液B直至3DCF饱和不再吸收溶液B为止，滴加的速率为1～2mL/min，其中，所述溶液B为氯化锌、葡萄糖和去离子水的混合物，所述氯化锌的质量份数、葡萄糖的质量份数和去离子水的体积份数的比为0.2：0.27：20；

4)将步骤3)所得处理后CF浸入溶液C中，再于80～100℃反应12～24h，降至室温20～25℃，将该处理后CF浸入去离子水中1～5h，取出所述处理后CF清洗，干燥，再于200～350℃反应1～3h，得到所述2D ZnO@3D CF纳米复合材料，其中，所述溶液C为氯化锌、尿素、去离子水和稀盐酸的混合物，所述氯化锌的物质的量份数、尿素的物质的量份数、去离子水的体积份数和稀盐酸的体积份数的比为0.002：0.04：40：1，其中，所述稀盐酸中HCl的质量分数为2～5wt％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述质量份数的单位为g时，所述体积份数的单位为mL，所述物质的量份数为mol。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，用去离子水对所述三聚氰胺树脂泡沫进行清洗：将三聚氰胺树脂泡沫浸入去离子水后超声，用于去除杂质，其中，超声时间大于等于10min；

在所述步骤1)中，所述干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为6～24h；

在所述步骤1)中，所述三聚氰胺树脂泡沫的尺寸为：长度5～100mm，宽度5～100mm，厚度2～20mm；

在所述步骤1)中，所述升温的速度为4～10℃/min。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述硫酸为硫酸溶液，所述硫酸溶液中H₂SO₄的质量分数为95～98％；所述硝酸为硝酸溶液，所述硝酸溶液中HNO₃的质量分数为60～65％；

在所述步骤2)中，在将所述3D泡沫碳浸入60～80℃的溶液A中并保温6～12h之前，将所述3D泡沫碳浸入溶液A中超声2～60min；

在所述步骤2)中，所述清洗为用去离子水和无水乙醇交替清洗3D泡沫碳3次以上；

在所述步骤2)中，按体积份数计，所述混合酸中硫酸和硝酸的比为1：(3～6)；

在所述步骤2)中，所述干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为6～24h；

在所述步骤3)中，所述干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为1～6h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤4)中，所述干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为12～24h；

在所述步骤4)中，处理后CF清洗为用去离子水和无水乙醇交替清洗该处理后CF清洗3次以上；

在所述步骤4)中，200～350℃的升温的速度为5～10℃/min；

在所述步骤4)中，再于200～350℃反应1～3h为再于200～250℃反应1～3h。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤4)中，所述干燥为冷冻干燥；

在所述步骤4)中，处理后CF清洗为用去离子水和无水乙醇交替清洗该处理后CF清洗3次以上；

在所述步骤4)中，200～350℃的升温的速度为5～10℃/min；

在所述步骤4)中，再于200～350℃反应1～3h为再于200～250℃反应1～3h。