本發(fā)明涉及儲能材料制備技術領域，更具體地，涉及一種含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料。

背景技術：

化石能源的大量消耗帶來了嚴重的能源短缺危機和環(huán)境污染問題。因此，尋找可持續(xù)替代化石能源的可再生、高產(chǎn)的清潔能源是全球科學家當前迫切需要解決的重大問題之一。作為零碳排放的氫能是被認為是目前最清潔最高效的能源之一，如何可持續(xù)有效地產(chǎn)生氫氣是未來人類進入氫能時代首先要克服的問題。

電解水技術是基于電化學或是光電分解水的原理，利用可再生的電能或是太陽能致使水分解得到氫氣和氧氣，被認為是目前最有前途且最有可能實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的方法之一。在電解水過程中，電化學氧化是一步非常困難而且反應機理復雜的反應，決定著電化學分解水的能耗大小和效率高低(2h2o=o2+4h⁺+4e^-，e^o=1.23vvsnhe)，因此成為制衡著電解水析氫反應的瓶頸。近些年來，使用過渡金屬及其合金、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬磷化物等作為電解水催化劑的研究工作取得了令人興奮的進展。諸如基于貴金屬ru、ir、pt等貴金屬及其合金的研究，是目前電解水性能較為優(yōu)異的電解水催化劑，但由于貴金屬的稀缺及價格昂貴等問題嚴重制約了此類催化劑的推廣應用。因此，尋找活性高效、性能穩(wěn)定、價格低廉，儲量豐富的非貴金屬來替代貴金屬電解水一直是科學家們不懈的追求。

近幾年來，mofs被逐漸應用在電化學方面，如超級電容器，鋰離子電池和燃料電池，電解水析氫析氧等。盡管單純的mofs被認為不適合應用在可逆離子儲存，但隨后的研究證明合理的mofs設計是可以作為電化學儲能材料。除了直接被用于儲能材料以外，mofs也可以是一種載體，負載一些用于電化學儲能的活性納米材料。另一種是以mofs為前驅(qū)體，通過不同的后處理方式得到相應的活性電極材料。比如，mofs是一種制備具有高比表面積、富含氮摻雜的多孔碳材料的良好前驅(qū)體，得到的多孔碳已經(jīng)成功應用在電解水中。以mofs為前驅(qū)體合成先進功能材料，如納米多孔碳材料(nanoporouscarbon，npc)和金屬氧化物納米材料(metaloxidenanomaterials)等，已成為了mofs化學及新功能材料研究領域的新熱點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料。

本發(fā)明旨在提供一種以ni、fe為金屬配位中心、2-氨基對苯二甲酸為有機配體的nife-bmofs。繼而以nife-bmofs為模板構建具有優(yōu)異電催化析氧的含氮石墨化碳負載的nife合金，該材料具有高的比表面積，可分布的孔徑，高的石墨化程度，同時富含少量彎曲的碳納米管。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料，采用如下方法制成：

s1.將2-氨基對苯二甲酸、鐵鹽和鎳鹽溶于n,n-二甲基甲酰胺后進行溶劑熱反應，反應結(jié)束后將混合液離心、洗滌、干燥并活化，得到含ni/fe雙金屬的mofs前體；

s2.將步驟s1得到的含ni/fe雙金屬的mofs在惰性氣體條件下煅燒，得到含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料；

其中，s1中2-氨基對苯二甲酸、鐵鹽和鎳鹽的摩爾比為（1～5）：1：1，溶劑熱反應的溫度為120～180℃，溶劑熱反應的時間為10～15min；2-氨基對苯二甲酸的濃度為0.1~0.3mol/l；

s2中煅燒的溫度為800～950℃，煅燒的時間為1.5～3h。

優(yōu)選地，所述2-甲基咪唑、鐵鹽和鎳鹽的摩爾比為2：1：1。

優(yōu)選地，2-氨基對苯二甲酸的濃度為0.2mol/l。

優(yōu)選地，s1中鐵鹽為六水合三氯化鐵，鋅鹽為六水合硝酸鎳。

優(yōu)選地，s2中惰性氣體為含10%氫氣的氬氫氣體。

優(yōu)選地，s1中溶劑熱反應在聚四氟乙烯反應釜中進行。

本發(fā)明同時保護上述含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料在制備儲能材料中的應用。

優(yōu)選地，所述含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料應用于制備電極材料。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：

本發(fā)明提供了一種高比表面積、富含金屬-氮結(jié)構、具有高度石墨化的多孔碳材料，材料活性好、性能穩(wěn)定、價格低廉，且采用的雙金屬均為非貴金屬，產(chǎn)品的電解水析氧的活性比商業(yè)氧化釕和氧化銥更優(yōu)異，在儲能材料上具有極大的應用前景。

附圖說明

圖1為nife@nc的透射電鏡圖。

圖2為nife@nc的拉曼光譜圖。

圖3為nife@nc的電化學性能圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例和附圖進一步說明本發(fā)明，其實施例在附圖中圖示并在后面加以說明，給出了部分詳細的實施方式和具體的操作過程。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設備為本技術領域常規(guī)試劑、方法和設備。

實施例1

第一步：稱取452.9mg的2-氨基對苯二甲酸，在室溫下攪拌溶解于12.5ml的dmf中形成溶液。稱取337.9mgfecl3·6h2o和363.9mgni(no3)2·6h2o加入上述dmf溶液中，在室溫下攪拌溶解。將得到的混合溶液加入到聚四氟乙烯的內(nèi)膽中，在150℃的條件下，以溶劑熱方法反應12h。當降至室溫后，混合液8000rpm離心，并用dmf、乙醇依次洗滌2~3次，低溫下真空干燥，200℃真空活化，得到nife-bmofs前體（即含ni/fe雙金屬的mofs前體）。

第二步：nife@nc的合成：稱取200mg步驟一中的nife-bmofs放入管式爐中，在10%h2含量的氬氫氣氛下，以5℃/min的速率升至900℃，煅燒2h，得到43.8mgnife@nc（即含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料）。

實施例2

第一步：稱取452.9mg2-氨基對苯二甲酸，在室溫下攪拌溶解于12.5ml的dmf中形成溶液。稱取135.2mgfecl3·6h2o和581.6mgni(no3)2·6h2o加入上述dmf溶液中，在室溫下攪拌溶解。將得到的混合溶液加入到聚四氟乙烯的內(nèi)膽中，在150℃的條件下，以溶劑熱方法反應12h。當降至室溫后，混合液8000rpm離心，并用dmf、乙醇依次洗滌2~3次，低溫下真空干燥，200℃真空活化，得到nife-bmofs前體（即含ni/fe雙金屬的mofs前體）。

第二步：nife@nc的合成：稱取200mg步驟一中的nife-bmofs放入管式爐中，在10%h2含量的氬氫氣氛下，以5℃/min的速率升至900℃，煅燒2h，得到43.8mgnife@nc（即含ni/fe雙金屬的mofs含氮石墨化碳材料）。

經(jīng)測試，實施例1和2得到的材料測試結(jié)果基本相似，其中碳納米管含量存在少許差異。

實施例2中的表征如下：

圖1為實施例2得到的最終產(chǎn)物的透射電鏡圖，可知nife@nc上負載了顆粒約50~100nm的nife合金納米粒子，并在多孔碳上衍生出彎曲的碳納米管。圖2中可知nife@nc中的多孔碳具有石墨化結(jié)構。

由圖3可知nife@nc電解水析氧的活性比商業(yè)ruo2和iro2更好。