[发明专利]一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法和应用

权利要求书

1.一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、泡沫金属的预处理：

依次以稀盐酸、去离子水和无水乙醇为清洗剂对泡沫金属进行超声清洗，再进行真空干燥，得到预处理后的泡沫金属；

步骤一中所述的泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝、泡沫铜、泡沫钛或泡沫锌铝合金；

二、泡沫金属上原位生长钴基沸石咪唑酯骨架结构材料纳米片阵列：

①、将六水合硝酸钴溶解到去离子水中，得到六水合硝酸钴水溶液；

步骤二①中所述的六水合硝酸钴水溶液的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L；

②、将二甲基咪唑溶解到去离子水中，得到二甲基咪唑水溶液；

步骤二②中所述的二甲基咪唑水溶液的浓度为0.3mol/L～0.7mol/L；

③、将六水合硝酸钴水溶液与二甲基咪唑水溶液混合，再进行搅拌，得到混合溶液；

步骤二③中所述的六水合硝酸钴水溶液与二甲基咪唑水溶液的体积比为(0.9～1.1):(0.9～1.1)；

④、首先将预处理后的泡沫金属浸入到混合溶液中，然后在室温下静置5h～10h，再依次使用去离子水和无水乙醇对泡沫金属冲洗，最后置于烘箱中干燥，得到表面生长有钴基沸石咪唑酯骨架结构材料纳米片阵列的泡沫金属；

三、碳/泡沫金属复合材料的制备：

首先将表面生长有钴基沸石咪唑酯骨架结构材料纳米片阵列的泡沫金属置于高温管式炉中，然后以2℃/min～6℃/min的升温速率升温至600℃～800℃，最后在温度为600℃～800℃下煅烧2h～5h，得到碳/泡沫金属复合材料；

四、将碳/泡沫金属复合材料置于KMnO₄溶液中静置，经清洗、干燥，得到二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料；

步骤四中所述的KMnO₄溶液的浓度为0.03mol/L～0.08mol/L，静置时间为1h～4h。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的稀盐酸的质量分数为1％～20％，超声清洗的功率为100W～180W，超声清洗的时间为10min～30min；步骤一中所述的真空干燥温度为50℃～90℃，真空干燥时间为4h～10h。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于步骤二③中所述的六水合硝酸钴水溶液与二甲基咪唑水溶液的体积比为1:1；步骤二③中所述的搅拌速度为500r/min～1000r/min，搅拌时间为5min～30min；步骤二④中使用去离子水对泡沫镍冲洗1次～3次，再使用无水乙醇对泡沫镍冲洗1次～3次，最后置于50℃～90℃的烘箱中干燥4h～10h。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中首先将表面生长有钴基沸石咪唑酯骨架结构材料纳米片阵列的泡沫镍置于高温管式炉中，然后以4℃/min～5℃/min的升温速率升温至650℃～700℃，最后在温度为650℃～700℃下煅烧3.5h～4h，得到负载钴纳米颗粒的镍-氮共掺杂多孔碳材料。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的KMnO₄溶液的浓度为0.05mol/L～0.06mol/L；步骤四中所述的静置时间为2h～3h；步骤四中所述的清洗为：依次在去离子水、无水乙醇、浓度为0.1mol/L～3mol/L的硫酸、去离子水和无水乙醇中各超声清洗2min～20min；步骤四中所述的干燥是在温度为50℃-90℃下真空干燥4h～10h。

6.如权利要求1所述的制备方法制备的一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料的应用，其特征在于一种二氧化锰/碳/泡沫金属复合材料作为工作电极用于制备超级电容器件或作为正电极材料制备非对称超级电容器。