【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属空气电池，具体涉及一种绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备及应用。
技术介绍
1、目前在移动终端产品中广泛应用的是锂离子电池，其实际的比能量值与人们希望取代内燃机汽车所需要的比能量(～700wh kg-1)还有很大差距。让“空气发电”的锂空气电池拥有超高的能量密度，结构简单、工作电压适宜，深受关注。而且，电池正极组分往往是成本低廉的碳质材料，活性物质(氧气)主要来自于外界而不必封存于体系中，从而可实现最轻量化的储能电池设计。目前，制约其发展最大的阻碍是电池界面反应速率迟缓(极化大)，以及副反应抑制等问题，这与性能关系紧密，亟待解决。引入双功能的催化剂是解决上述难题的有效手段。
2、当前，锂空气电池常用的双功能的催化剂种类主要有：(1)贵金属类；(2)廉价过渡金属氧化物类；(3)碳材料类；(4)其它，如氮化物、硫化物、硒化物类等。这几种催化剂各有特点，其中贵金属类性能突出但成本高昂，难以规模化使用，而过渡金属氧化物类结构稳定但导电性不足，碳材料稳定性欠佳。研究人员不断尝试开发新型金属氮化物基催化剂来尝试解决锂空气电池正极反应速率迟缓问题，阶段性进展频频报道，如氮化镍、氮化钴、氮化铁等。其中，类沸石咪唑骨架结构配合物(zifs)高温介导金属氮碳化物材料的具有丰富的孔隙孔道和无序结构，质轻，有利于改善体系内物质传输和实现电池轻量化的设计，尤其是双金属或者多金属氮碳化物材料双功能催化活性更优异，是潜在的性能改进材料优选。
技术实现思路
1、针对现有
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、提供一种绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将适量硝酸钴、硫酸亚铁和2-甲基咪唑分别超声溶解于溶剂中混合均匀，室温静置陈化得到反应物；
5、s2、将步骤s1的反应物经洗涤、离心收集后，干燥处理得到绣球花状cf-zifs前驱物；
6、s3、将步骤s2获得的前驱物研磨后高温煅烧碳化，待自然冷却便制备得到黑色的铁、钴双金属氮碳材料。
7、进一步的，在步骤s1中，硝酸钴与硫酸亚铁的摩尔比为1:1、1:2、1:3、1:4中的一种。
8、进一步的，在步骤s1中，溶剂为无水甲醇、去离子水、无水乙醇、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二乙基甲酰胺或者n，n二甲基乙二胺以及二乙胺等有机溶剂中的一种或几种。
9、进一步的，在步骤s1中，超声分散2min，静置陈化时间至少10h。
10、进一步的，在步骤s2中，洗涤所用试剂为去离子水、无水乙醇、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二乙基甲酰胺或者n，n二甲基乙二胺以及二乙胺有机溶剂中的一种或几种。
11、进一步的，在步骤s3中，高温煅烧时使用保护气体为氩气、氮气或氦气中的一种。
12、进一步的，在步骤s3中，高温煅烧的升温速率至少是1℃min-1，保温温度至少600℃，保温时间至少2h。
13、一种绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法得到由氮杂碳笼封装球形钴、铁双金属纳米颗粒所构成的三维多片层球状多级结构的铁、钴双金属氮碳材料。
14、双金属氮碳材料呈现多片层球状结构，团聚较少，孔隙丰富，化学/电化学性质稳定。其内部钴、铁双金属纳米颗粒主要呈现球形或椭圆形结构，颗粒尺寸集中在20～50nm左右，且cf-nc双金属氮碳材料孔径以及金属纳米颗粒含量均可调节。
15、一种铁、钴双金属氮碳材料在锂空气电池催化正极材料中的用途。
16、本专利技术的有益效果：
17、本专利技术以常用的硝酸钴、硫酸亚铁作为金属离子的盐原料，2-甲基咪唑为配体，充分利用了zifs前驱体材料的多孔结构优势，zifs类配合物为前驱物，其具体组成为铁、钴的类沸石咪唑骨架结构配合物(简述为cf-zifs)，展现出片层堆积的绣球花状结构，操作过程简单、重复性高，工艺能耗小、便于控制，易于大规模生产。
18、制得的zifs源介导双金属氮碳材料微观上呈现出一种空心多层球状结构，颗粒尺寸集中在1μm左右，孔隙丰富，比表面积大且导电性好，具有丰富的、有利于物质传质输送的多孔隙结构，展现出了相比氮杂碳样品更优异的产物催化分解效率和电池容量与循环性能，改善了电池反应动力学缓慢问题。解决了电池放电过程中产物淤积，有效降低了反应过电位，并在电池容量以及充/放效率、循环次数等性能指标上提升明显。该产品可以用作锂空气电池导电、催化功能一体的正极活性组分，用于其它金属空气电池、锂/钠离子电池、锂硫电池、超级电容器等电极材料以及二氧化碳还原、氮气还原、储氢、吸附剂等领域。
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1.一种绣球花状 ZIFs 类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的绣球花状ZIFs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1 中，硝酸钴与硫酸亚铁的摩尔比为1:1、1:2、1:3、1:4 中的一种。
3.根据权利要求1所述的绣球花状ZIFs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1 中，溶剂为无水甲醇、去离子水、无水乙醇、 N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺或者N，N-二甲基乙二胺以及二乙胺等有机溶剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的绣球花状ZIFs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1 中，超声分散2 min，静置陈化时间至少10h。
5.根据权利要求1所述的绣球花状ZIFs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2 中，洗涤所用试剂为去离子水、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺或者N，N-二甲基乙二胺以及二乙胺有机溶剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求1所述的绣球花状ZIFs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤S3 中，高温煅烧的升温速率至少是1 ℃ min-1，保温温度至少600 ℃，保温时间至少2 h。
8.一种权利要求1所述的绣球花状ZIFs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法得到由氮杂碳笼封装球形钴、铁双金属纳米颗粒所构成的三维多片层球状多级结构的铁、钴双金属氮碳材料。
9.一种权利要求8 所述的铁、钴双金属氮碳材料在锂空气电池催化正极材料中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种绣球花状 zifs 类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤s1 中，硝酸钴与硫酸亚铁的摩尔比为1:1、1:2、1:3、1:4 中的一种。
3.根据权利要求1所述的绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤s1 中，溶剂为无水甲醇、去离子水、无水乙醇、 n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二乙基甲酰胺或者n，n-二甲基乙二胺以及二乙胺等有机溶剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：在步骤s1 中，超声分散2 min，静置陈化时间至少10h。
5.根据权利要求1所述的绣球花状zifs类配合物介导双金属氮碳材料的制备方法，其特征在于：...
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