[发明专利]一种腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体的制备方法，包括：一、腐植酸钠溶于去离子水中，过滤后得到悬浮液A；二、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴加入去离子水中，得到溶液B；三、悬浮液A和溶液B混合，超声处理，然后水热反应，再超声处理，得到悬浮液C；四、4,4’‑联苯二甲酸分散于去离子水中，滴加氢氧化钠水溶液，得到溶液D；五、溶液D滴到悬浮液C中，水热反应；六、产物冷却至室温，离心分离，干燥，得到腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体。本发明制备的腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体，MOFs以二维纳米片形态生长在腐植酸层片上，复合粉体用作电极材料时，有高的比电容，好的倍率特性和较好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于储能材料与合成化学的交叉技术领域，具体涉及一种腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体的制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)，是由过渡金属离子和含氧或含氮的有机配体通过配位键连接而成的网状晶态骨架结构。MOFs具有比表面大、孔隙可调、结构多样等特点，在催化、光学、气体吸附、能量存储等领域有潜在的应用前景。MOFs具有良好的电化学活性，通过控制金属有机框架材料的结构与孔隙度，可以获得更多的活性位点。因此，MOFs既具有碳材料的多孔，比表面大的特点，可以发挥双电层电容储能的作用；又可选用可变价的过渡金属离子做中心离子，发挥赝电容储能的作用。研究表明，MOFs常具有高的比电容，有望成为一种新型储能材料。然而，MOFs的导电性、分散性和电容稳定性较差，使其在电化学领域的应用受到了限制。石墨烯是一种二维碳材料，石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的“蜂窝状”单层碳膜，具有比表面大和电导率高等优良性能，可以满足超级电容器对电极材料高能量密度和高功率密度的要求。研究发现，将MOFs负载在石墨烯片表面，是一种有效提高MOFs的导电性，分散性和电容性能的方法。然而，石墨烯常用Hummers化学氧化法制备，存在合成过程繁琐和环境污染严重的问题，使其应用受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体的制备方法。该方法先采用超声-水热组合法处理负载有镍钴离子的腐植酸钠水溶液，获得腐植酸层片，再用水热法在它表面原位生长MOFs，最后获得通过配位键连接的高复合度的腐植酸层片基MOFs，制备的复合粉体能表现出比纯MOFs更好的导电性和分散性，更高的比电容和循环稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将腐植酸钠溶于去离子水中，过滤后得到悬浮液A；

步骤二、将六水合硝酸镍和六水合硝酸钴加入去离子水中，搅拌均匀，得到溶液B；所述六水合硝酸镍和六水合硝酸钴的质量之和为步骤一中腐植酸钠质量的2.6～4.0倍；

步骤三、将步骤一中所述悬浮液A和步骤二中所述溶液B混合，先超声处理35min～45min，然后在150℃～190℃条件下水热反应10h～12h，待水热反应后的物料冷却至室温后再超声处理15min～25min，得到悬浮液C；

步骤四、将4,4’-联苯二甲酸分散于去离子水中，然后滴加氢氧化钠水溶液，得到溶液D；所述4,4’-联苯二甲酸的质量为步骤一中腐植酸钠质量的0.5～1.1倍；

步骤五、将步骤四中所述溶液D边搅拌边滴到步骤三中所述悬浮液C中，然后在150℃～190℃条件下水热反应9h～12h；

步骤六、将步骤五中水热反应后的产物冷却至室温，离心分离，将离心分离后的固体沉淀物洗涤后干燥，得到棕黑色腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体。

上述的一种腐植酸层片基双金属MOFs复合粉体的制备方法，其特征在于，步骤一中去离子水的体积为腐殖酸钠质量的0.9～1.2倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为mg。