Способ производства пористых металлоуглеродных материалов - RU2017108436A
Код документа: RU2017108436A
Формула
1. Способ получения металл-углеродного композита, включающий стадии:
а) получение пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа, имеющего химическую структуру формулы [M(Shiff)]n и повторяющуюся единицу следующей структуры:
где n это целое число в интервале от 2 до 50000; М представляет собой переходный металл, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, кобальта, меди, железа; Shiff это тетрадентатный лиганд в виде основания Шиффа, выбранный из группы, состоящей из Salen (остатка бис-(салицилальдегид)-этилендиамина), Saltmen (остатка бис-(салицилальдегид)-тетраметилэтилендиамина), Salphen (остатка бис-(салицилальдегид)-о-фенилендиамина), R представляет собой заместитель в основании Шиффа, выбранный из группы, состоящей из Н- и углеродсодержащих заместителей, предпочтительно СН3-, С2Н5-, CH3O-, C2H5O-; и Y представляет собой мостик в основании Шиффа и имеет следующую структуру:
b) нанесение пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа на подложку носителя, и
c) нагревание пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа и подложки носителя в печи в инертной атмосфере.
2. Способ по п. 1, где подложка представляет собой стеклоуглеродную пластину.
3. Способ по п. 1, где инертная атмосфера выбрана из одного или более газов: азота, аргона и гелия.
4. Способ по п. 1, где пленку полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа и подложку носителя нагревают при температуре в интервале 500°С-750°С в течение 1-4 часов.
5. Способ по п. 4, где пленку полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа и подложку носителя предпочтительно нагревают при температуре от 550°С до 650°С.
6. Способ по п. 4, где пленку полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа и подложку носителя более предпочтительно нагревают при температуре от 580°С до 620°С.
7. Способ по п. 4, где пленку полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа и подложку носителя предпочтительно нагревают в течение 2-3 часов.
8. Способ по п. 1, где нанесение пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа на подложку носителя включает полимеризацию посредством приложения постоянного потенциала к подложке.
9. Способ по п. 8, где подложка представляет собой стеклоуглеродную пластину.
10. Способ по п. 8, где к подложке приложен постоянный потенциал, составляющий +0,98В, по отношению к стандартному электроду серебро/хлорид серебра.
11. Способ по п. 8, где полимеризация полимерной пленки происходит при помещении подложки в раствор, содержащий тетрафторборат тетраэтиламмония и комплекс мономера основания Шиффа.
12. Способ по п. 11, где растворителем в растворе является ацетонитрил.
13. Способ по п. 11, где растворителем в растворе является пропиленкарбонат.
14. Способ по п. 11, где перед помещением в печь подложку с полимерной пленкой на ней промывают ацетонитрилом.
15. Металл-углеродный материал на подложке, где металл-углеродный композит получен посредством следующих стадий:
а) получение пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа, имеющей химическую структуру формулы [M(Shiff)]n и повторяющуюся единицу следующей структуры:
где n это целое число в интервале от 2 до 50000; М представляет собой переходный металл, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, кобальта, меди, железа; Shiff это лиганд тетрадентатного основания Шиффа, выбранный из группы, состоящей из Salen (остатка бис-(салицилальдегид)-этилендиамина), Saltmen (остатка бис-(салицилальдегид)-тетраметилэтилендиамина), Salphen (остатка бис-(салицилальдегид)-о-фенилендиамина), R представляет собой заместитель в основании Шиффа, выбранный из группы, состоящей из Н- и углеродсодержащих заместителей, предпочтительно СН3-, С2Н5-, CH3O-, C2H5O-; и Y представляет собой мостик в основании Шиффа и имеет следующую структуру:
d) нанесение пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа на подложку носителя, и
e) нагревание пленки полимера прекурсора переходного металла с основанием Шиффа и подложки носителя в печи в инертной атмосфере, где полученный металл-углеродный материал имеет удельную электрохимически активную площадь поверхности от 50 м2/г до 2500 м2/г; содержание углерода от 50 до 85 массовых процентов; соотношение металл: углерод от 0,2 до 1,0 по весу; контролируемую регулярную структуру, состоящую из столбчатых элементов с диаметром от 1 до 1,5 нанометров, длиной до 50 микрометров, расположенных на расстоянии от 0,2 до 10 нанометров друг от друга на поверхности подложки; и равномерное распределение в металл-углеродном материале кластеров металлов, соответствующих химической формуле MCn, где М - атом металла, С - атом углерода и (n) - число от 0,5 до 6.
