【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极制备领域，具体为zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法。
技术介绍
1、化石燃料的消耗对环境和能源安全构成了严重威胁，这已经引起了公众的重视和促进可再生能源技术的研究，这些技术使高效、可持续和环保的能源转换储存和化学品生产消费成为可能，超级电容器、金属空气电池、燃料电池、水分解和二氧化碳还原在内的能量转换和存储技术的发展，需要高性能电极材料来增强所涉及的电化学过程，碳基材料具有高表面积，优异的导电性，良好的化学稳定性和成本效益，已经成为高性能电极材料之一。
2、传统的碳基电极材料或催化剂通常是细粉末状，需要繁琐的电极制造过程，包括粉末分散、薄膜铸造/涂层、干燥，使用额外的粘合剂、分散剂和导电剂等电化学非活性成分，不当的制造工艺可能导致活性表面积减少，死体积过大，以及阻碍电子和质量传递的不良界面，以及接触电阻增加，此外，制造高质量负载的厚电极以增加能量密度，是当前商业实际应用的常用策略。
3、厚电极受到以下问题的限制：
4、(1)传统的厚电极通常设计为堆叠结构，导致机械性能降低；
5、(2)离子传输路径受限的电极密集堆积、结构分层，导致离子传输路径受限、电化学动力学效率低下；
6、(3)由于电极组件的随机、紧密的排列造成的高扭曲，极大地阻碍电解质渗透和离子转移；
7、(4)“死体积”随着电极材料质量负荷的增加而增加，导致活性材料利用率不足。
8、针对上述问题，本申请文件提出zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，能够有效解
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，以天然木材为框架，通过有机金属框架zif-8调整孔结构，掺杂氮元素提高碳材料的表面缺陷和活性位点，制备无粘结剂、导电剂、分散剂和集流体的一体式自支撑网络结构电极，以解决现有技术中的缺陷。
2、为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术为zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，包括如下步骤；
4、s1：将木材于室温下浸泡在丙烯腈溶液中，木材中纤维素与丙烯腈发生michael加成反应进行氰化；
5、s2：取出木材并由纯净水冲洗干净后，冷冻干燥；
6、s3：将木材浸泡在a溶液与b溶液的混合液中，在木材上原位生长zif-8，随后取出木材并冷冻干燥；
7、s4：将木材在空气气氛下升温至300℃，炭化活化；
8、s5：将木材在氮气气氛下，升温升至900℃，炭化，得到自支撑网络结构电极；
9、所述步骤s3中，a溶液为zn(no3)2·6h2o溶解在甲醇中制成，b溶液为甲基咪唑溶解在甲醇中制成。
10、优选的：所述步骤s1中，浸泡时间为10h，木材体积为4×4×0.2cm3，使用的丙烯腈溶液为72ml，且丙烯腈溶液加入2ml质量分数为10％的氢氧化钠溶液。
11、优选的：所述步骤s2中，冷冻干燥时间为24h。
12、优选的：所述步骤s3中，a溶液由1.5g zn(no3)2·6h2o溶解在100m l甲醇中制成，b溶液由3.3g 2-甲基咪唑溶解在50m l甲醇中制成。
13、优选的：所述步骤s3中，木材在a溶液和b溶液中的浸泡时间为6h，木材冷冻干燥时间为24h。
14、优选的：所述步骤s4中，木材升温速率为3℃/min，炭化活化2h。
15、优选的：所述步骤s5中，木材升温速率为5℃/min，炭化1h。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术中提供的自支撑电极，构建自支撑网络结构电极，避免了繁琐的电极制造过程，消除了对导电剂、粘合剂和集流剂的需求，增加了活性成分的比例。
18、2、本专利技术提供的自支撑电极，具有高负载量可增加能量密度。
19、3、本专利技术提供的自支撑电极，具有低扭曲度，提高材料的离子传输能力。
20、4、本专利技术提供的自支撑电极，具有分层多孔结构，提高活性材料在高速率和高质量载荷下的可及性。
21、5、本专利技术中提供的自支撑电极，氮掺杂极大增强活性位点，增强离子在电极/电解质界面的化学吸附，从而实现快速动力学。
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1.ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤；
2.根据权利要求1所述的ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，浸泡时间为10h，木材体积为4×4×0.2cm3，使用的丙烯腈溶液为72ml，且丙烯腈溶液加入2ml质量分数为10％的氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，冷冻干燥时间为24h。
4.根据权利要求1所述的ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，A溶液由1.5g Zn(NO3)2·6H2O溶解在100ml甲醇中制成，B溶液由3.3g 2-甲基咪唑溶解在50ml甲醇中制成。
5.根据权利要求1所述的ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，木材在A溶液和B溶液中的浸泡时间为6h，木材冷冻干燥时间为24h。
6.根据权利要求1所述的ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，木材升温速率为3℃/m
7.根据权利要求1所述的ZIF-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，木材升温速率为5℃/min，炭化1h。
...【技术特征摘要】
1.zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤；
2.根据权利要求1所述的zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，浸泡时间为10h，木材体积为4×4×0.2cm3，使用的丙烯腈溶液为72ml，且丙烯腈溶液加入2ml质量分数为10％的氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，冷冻干燥时间为24h。
4.根据权利要求1所述的zif-8木材衍生碳基自支撑电极的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，a溶液由1.5g zn(...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢献军，臧真娟，李慧，麻秀芬，胡旭，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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