CN111470548A - 一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料及其制备方法，以煅烧后的木材所形成的三维骨架原位担载金属前驱体盐，再采用微波辅助超快合成。相比于现有的技术，本发明制备方法实施费用低，操作简便，耗时短，高效经济，特别是相比于高温煅烧法制备的氧化物，本发明专利大大缩短制备时间，很大程度上节约成本，节能环保。

Description

一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料科技和技术领域，更加具体地说，涉及一种过渡金属氧化物的制备方法。
背景技术
碳基金属氧化物纳米颗粒在水处理，光电二极管，超级电容器，钠离子电池中有着广泛的应用。在这样的应用中，碳基板不仅起着载体，宿主的作用，而且还能阻止纳米粒子聚集以优化其功能。高温处理通常用于合成碳材表面修饰的金属氧化物纳米颗粒。均匀的高温使反应动力学足够快，这对超细纳米颗粒的形成至关重要，然而，在传统的加热技术(如管式炉加热)中，碳基材料从表面到内部有一个温度梯度，此外，热的传递是通过传导、辐射和对流三种形式来传送的，这对于加热大块的碳基及其他大块材料来说通常是低效的、不均匀的，耗时耗能的。由于这些限制，非传统的加热技术得到了广泛的发展，其中包括激光加热，这一策略为纳米粒子的合成提供了快速和局部加热，然而，激光加热方法只能加热样品表面的一层很薄的物质，并且加热程度依赖于目标材料的激光吸收能力，这是很难控制的，限制了激光加热策略的广泛应用。
微波辅助加热是一种非常有前途的加热策略，近年来屡有报道。由于该策略大大缩短了反应时间，大大提高了加热效率，在功能材料的合成和加工中得到了广泛的应用。近年来，微波加热已被应用于高质量石墨烯等先进纳米材料的合成，石墨烯负载的催化剂，碳纳米管(CNT)/MXene复合材料和陶瓷电解质。然而，这些方法没有达到高温(>1100K)，从而限制了微波加热的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料及其制备方法，以煅烧木材所形成的三维骨架原位担载金属前驱体盐，再以微波辅助进行超快合成制备。在微波辐射这个过程中，木材的温度可以达到1400K的高度，同时由于黑体辐射会发出明亮的光，这种瞬间的三维加热可以作为一种有效的方法来合成金属氧化物纳米粒子，通过在基体中担载金属盐前驱体来修饰基体微波前的木材通道，这样，数百纳米的前驱体被分解成约十几纳米的金属氧化物纳米粒子。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。
一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料及其制备方法，使用碳化木材作为3D加热基材并在均匀分散二元过渡金属前驱体盐的溶液(即前驱体混合溶液)中进行浸渍，以使二元过渡金属盐前驱体担载到碳化木材上(即碳化木材表面及其通道中)，再以微波辅助进行加热，以得到过渡金属氧化物，即二元过渡金属氧化物—木炭复合材料，即铁钴氧化物—木炭复合材料和铁镍氧化物—木炭复合材料。
碳化木材由木材进行煅烧而得，作为3D加热基材，从室温下20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的升温速度升温到600—800摄氏度，保持1—5h，后自然冷却到室温20—25摄氏度，得到碳化木材，即木炭(WC，wood carbon)材料。
裁剪优选的木材规格为：长×宽×厚＝40×30×3mm，分别在0.2M盐酸溶液，丙酮，无水乙醇和去离子水中超声清洗20—30min，50—60℃真空干燥12—14h，再放入管式炉中进行升温煅烧，气氛为氢气和氩气的混合气体(氢气和氩气的体积比为1：9)，优选煅烧温度为700—800摄氏度，煅烧时间为2—4h，升温速度为5-8℃/min。
在进行浸渍时，二元过渡金属前驱体盐为Co(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O或者Ni(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O，其中按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为(1—2)：(1—2)，即Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为1：1，2：1，1：2；按物质的量计，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为(1—2)：(1—2)，即Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为1：1，2：1，1：2。
在进行浸渍时，选择等体积比的无水乙醇和水做溶剂，在其中加入Fe(NO3)3·9H2O和Co(NO3)2·6H2O；或者Fe(NO3)3·H2O和Ni(NO3)2·6H2O，磁力搅拌30-60min至均匀分散，得到前驱体混合溶液。
在进行浸渍时，浸渍温度为室温20—25摄氏度，浸渍时间为20—30小时，优选24—28小时，浸渍后将样品置于50—60摄氏度的真空干燥箱中干燥5—8小时。
在进行微波处理时，选择微波功率为1000±100W，优选1000±50W；微波辐射反应时间为5—20s，优选10—15s。
在进行微波处理时，干燥后的样品取出后转移到石英坩埚中，选择使用家用微波炉进行微波处理，气氛为空气。
在制备的二元过渡金属氧化物—木炭复合材料中，铁钴氧化物—木炭复合材料，二元过渡金属氧化物(铁钴氧化物)均匀分散在木炭上，即碳化木材表面及其通道中，尺寸为10—70nm，优选30—50nm。
在制备的二元过渡金属氧化物—木炭复合材料中，铁镍氧化物—木炭复合材料，二元过渡金属氧化物(铁镍氧化物)均匀分散在木炭上，即碳化木材表面及其通道中，尺寸为15—75nm，优选30—40nm。
微波辅助合成小尺寸高分散的纳米颗粒技术推动了各种纳米材料的合成和加工方法的发展。然而，在以往的研究中，合成温度大多限制在1100K以下，限制了其应用。本文报道了一种利用微波作为驱动力，在三维碳化木材(简称WC)上原位快速加热制备分散良好的多元金属氧化物纳米颗粒的方法。碳材料具有中等的电子导电性，有利于局部的焦耳加热，良好的热传性保证了整体三维材料的快速加热。一般情况下，碳材料的温度在4s内从室温升高到≈2200K(≈550K s-1)，稳定在1400K，然后在2s内冷却降到室温。预加热盐迅速分解形成超细盐金属氧化物纳米粒子在碳材料表面的快速淬火过程。该方法为金属氧化物纳米粒子的快速、可扩展合成提供了一条有效途径。木材沿着生长方向具有自然的三维通道结构，用于运输水、离子和其他物质，这种独特的结构使各种新兴的应用成为可能，如能源存储及水提取净化。在本发明的工作中，展示了一种微波辅助触发的三维加热方法，以实现在空气中的快速加热，即时合成金属氧化物纳米颗粒。使用碳化木材(WC)作为3D加热基材，在微波处理过程中，大量的、薄的碳壁碳木能有效吸收微波辐射，无明显透射或反射。高温使前驱盐快速分解，快速高温淬火(<2s)使金属氧化物纳米颗粒在WC表面重新结晶。此外，较短的反应时间可以防止碳主体的烧蚀，同时也可以防止金属氧化物被碳还原。采用3D加热方法，可使温度达到并保持在约1400K左右，使物料分解大多数硝酸盐。因此，使用这种通用的快速3D加热方法，可以在碳化的木材上制备一系列的金属氧化物纳米颗粒及多元金属氧化物纳米颗粒，将其应用于电化学OER活性中表现出优异的性质。相比于现有技术，本发明的制备方法实施费用低，操作简便，耗时短，高效经济，特别是相比于高温煅烧法制备的氧化物，本发明专利大大缩短制备时间，很大程度上节约成本，节能环保。
附图说明
图1为本发明专利制备的FeNiOx/木炭复合材料的SEM照片(标尺为100微米，放大倍数1000倍)。
图2为本发明专利制备的FeNiOx/木炭复合材料的SEM照片(标尺为2微米，放大倍数50000倍)。
图3为本发明专利制备的FeNiOx/木炭复合材料的SEM照片(标尺为10纳米，放大倍数300000倍)。
图4为本发明专利制备的FeNiOx/木炭复合材料的EDS测试结果图。
图5为本发明专利制备的FeNiOx/木炭复合材料的XRD图。
图6为本发明专利制备的FeCoOx/木炭复合材料的SEM照片(标尺为100微米，放大倍数1000倍)。
图7为本发明专利制备的FeCoOx/木炭复合材料的SEM照片(标尺为10微米，放大倍数10000倍)。
图8为本发明专利制备的FeCoOx/木炭复合材料的SEM照片(标尺为1微米，放大倍数100000倍)。
图9为本发明专利制备的FeCoOx/木炭复合材料的EDS测试结果图。
图10为本发明专利制备的FeCoOx/木炭复合材料的XRD图。
图11为本发明专利制备的FeCoOx/木炭复合材料的OER极化曲线图。
图12为本发明专利制备的FeNiOx/木炭复合材料的OER极化曲线图。
具体实施方式
本发明所用原料均采用市售化学纯试剂，其中Co(NO3)2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O购买与上海阿拉丁生化科技股份有限公司；本发明的实施例中SEM的型号为Hitachi S-4800型，XRD所用的型号为Bruker D8型。电化学工作站是CH1660D型。本发明的实施例中，当物质的量的用量为mmol时，一质量份的用量单位为g；当物质的量的用量为mol时，一质量分的用量单位为kg。下面结合实施例对本发明制备小尺寸高分散的二元过渡金属氧化物—木炭复合材料制备进行详细明。
实施例1
一种小尺寸高分散的二元过渡金属氧化物FeCo(Ni)Ox/木炭复合材料按照下述步骤制备：步骤1，裁剪优选的木材规格为：长×宽×厚＝40×30×2mm，分别在0.2M盐酸溶液，丙酮，无水乙醇和去离子水中超声清洗30min，60℃真空干燥14h，得到的前驱体转移到瓷舟中，放入管式炉下煅烧，煅烧温度从室温下升温到600℃，在1：9的氢氩气氛下，保持3h，升温速率5℃/min，自然冷却到室温，得到WC(wood carbon)材料。
步骤2：实验用Co(NO3)2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱体原料，以无水乙醇和水作溶剂(V水：V醇＝1：1)，分别配制0.1mol/L的溶液，按1:1的比例配制Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，混合溶液置于20mL的样品瓶中，将碳化后的木材放入混合溶液中浸渍24小时，到时间取出后在60℃真空干燥箱中将样品干燥8小时，得到FeCoOx/木炭的前驱体和FeNiOx/木炭的前驱体。
步骤3：干燥后的样品取出后转移到石英坩埚中，放置于家用微波炉中，在1000W微波炉下，微波辐射反应10s，得到FeCoOx/木炭和FeNiOx/木炭的复合材料。
实施例2
一种小尺寸高分散的二元过渡金属氧化物FeCo(Ni)Ox/木炭复合材料按照下述步骤制备：步骤1，裁剪优选的木材规格为：长×宽×厚＝40×30×2mm，分别在0.2M盐酸溶液，丙酮，无水乙醇和去离子水中超声清洗20min，50℃真空干燥12h，得到的前驱体转移到瓷舟中，放入管式炉下煅烧，煅烧温度从室温下升温到800℃，在1:9的氢氩气氛下，保持2h，升温速率8℃/min，自然冷却到室温，得到WC(wood carban)材料。
步骤2：实验用Co(NO3)2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱体原料，以无水乙醇和水作溶剂(V水：V醇＝1：1)，分别配制0.1mol/L的溶液，按1:1的比例配制Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，混合溶液置于20mL的样品瓶中，将碳化后的木材放入混合溶液中浸渍28小时，到时间取出后在60℃真空干燥箱中将样品干燥5小时，得到FeCoOx/木炭的前驱体和FeNiOx/木炭的前驱体。
步骤3：干燥后的样品取出后转移到石英坩埚中，放置于家用微波炉中，在900W微波炉下，微波辐射反应15s，得到FeCoOx/木炭和FeNiOx/木炭的前驱体复合材料。
实施例3
一种小尺寸高分散的二元过渡金属氧化物FeCo(Ni)Ox/木炭复合材料按照下述步骤制备：步骤1，裁剪优选的木材规格为：长×宽×厚＝40×30×2mm，分别在0.2M盐酸溶液，丙酮，无水乙醇和去离子水中超声清洗30min，60℃真空干燥12h，得到的前驱体转移到瓷舟中，放入管式炉下煅烧，煅烧温度从室温下升温到750℃，在1:9的氢氩气氛下，保持5h，升温速率5℃/min，自然冷却到室温，得到WC(wood carbon)材料。
步骤2：实验用Co(NO3)2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱体原料，以无水乙醇和水作溶剂(V水：V醇＝1：1)，分别配制0.1mol/L的溶液，按1:1的比例配制Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，混合溶液置于20mL的样品瓶中，将碳化后的木材放入混合溶液中浸渍24小时，到时间取出后在50℃真空干燥箱中将样品干燥6小时，得到FeCoOx/木炭的前驱体和FeNiOx/木炭的前驱体。
步骤3：干燥后的样品取出后转移到石英坩埚中，放置于家用微波炉中，在1100W微波炉下，微波辐射反应5s，得到FeCoOx/木炭和FeNiOx/木炭复合材料。
实施例4
一种小尺寸高分散的二元过渡金属氧化物FeCo(Ni)Ox/木炭复合材料按照下述步骤制备：步骤1，裁剪优选的木材规格为：长×宽×厚＝40×30×2mm，分别在0.2M盐酸溶液，丙酮，无水乙醇和去离子水中超声清洗30min，60℃真空干燥14h，得到的前驱体转移到瓷舟中，放入管式炉下煅烧，煅烧温度从室温下升温到800℃，在1:9的氢氩气氛下，保持1h，升温速率5℃/min，自然冷却到室温，得到WC(wood carban)材料。
步骤2：实验用Co(NO3)2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱体原料，以无水乙醇和水作溶剂(V水：V醇＝1：1)，分别配制0.1mol/L的溶液，按1:2的比例配制Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，混合溶液置于20mL的样品瓶中，将碳化后的木材放入混合溶液中浸渍24小时，到时间取出后在60℃真空干燥箱中将样品干燥5小时，得到Fe2CoOx/木炭的前驱体和Fe2NiOx/木炭的前驱体。
步骤3：干燥后的样品取出后转移到石英坩埚中，放置于家用微波炉中，在950W微波炉下，微波辐射反应15s，得到Fe2CoOx/木炭和Fe2NiOx/木炭的复合材料。
实施例5
一种小尺寸高分散的二元过渡金属氧化物FeCo(Ni)Ox/木炭复合材料按照下述步骤制备：步骤1，裁剪优选的木材规格为：长×宽×厚＝40×30×2mm，分别在0.2M盐酸溶液，丙酮，无水乙醇和去离子水中超声清洗30min，50℃真空干燥14h，得到的前驱体转移到瓷舟中，放入管式炉下煅烧，煅烧温度从室温下升温到800℃，在1:9的氢氩气氛下，保持4h，升温速率5℃/min，自然冷却到室温，得到WC(wood carban)材料。
步骤2：实验用Co(NO3)2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱体原料，以无水乙醇和水作溶剂(V水：V醇＝1：1)，分别配制0.1mol/L的溶液，按2:1的比例配制Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O混合溶液10mL，混合溶液置于20mL的样品瓶中，将碳化后的木材放入混合溶液中浸渍24小时，到时间取出后在60℃真空干燥箱中将样品干燥6小时，得到FeCo2Ox/木炭的前驱体和FeNi2Ox/木炭的前驱体。
步骤3：干燥后的样品取出后转移到石英坩埚中，放置于家用微波炉中，在1050W微波炉下，微波辐射反应10s，得到FeCo2Ox/木炭和FeNi2Ox/木炭复合材料。
以本发明制备的FeNiOx/木炭复合材料为例进行表征，如附图1—3所示，SEM展示了材料保持木材的结构特点，展示了FeNiOx的小尺寸高分散的结构特征，从图中可以看到小尺寸高分散的FeNiOx纳米粒子均匀分布在木炭表面。同样的，高温反应，使得前驱体盐在块体木炭材料表面刻蚀出许多孔洞，有些二元金属氧化物FeNiOx镶嵌在空洞之中。如附图4所示的EDS，展示了样品中各元素的分布情况，只检测出Ni的信号，没有Fe的信号，可能是粒子尺寸小，分散均匀的缘故，或者是测试上的误差。如图5所示的XRD谱线图，在25°左右处出现的馒头状峰归属于无定型的碳。在37.2°，43.3°，62.9°，75.4°处的特征峰与NiO吻合,在36.5°，37.8°，43.5°，61.3°处的特征峰与Fe0.98O的峰标准卡片比对较为吻合。但上述峰值较弱，是由于无定型碳的峰的影响和担载的金属前驱体盐的量较小的缘故。
以本发明制备的FeCoOx/木炭复合材料为例进行表征，如附图6—8所示，SEM展示了材料保持木材的结构特点，展示了FeCoOx的小尺寸高分散的结构特征，从图中可以看到小尺寸高分散的FeCoOx纳米粒子均匀分布在木炭表面。同样的，高温反应，使得前驱体盐在块体木炭材料表面刻蚀出许多孔洞，有些二元金属氧化物FeCoOx镶嵌在空洞之中。如附图9所示的EDS，图中显示了各元素的分布情况，目标元素信号较弱，可能是粒子尺寸小，分散均匀的缘故，或者是测试上的误差。如图10所示的XRD谱线图，在25°左右处出现的馒头状峰归属于无定型的碳。在36.5°，42.4°，61.5°，73.7°处的特征峰与CoO吻合,在36.5°，37.8°，43.5°，61.3°处的特征峰与Fe0.98O的峰标准卡片比对较为吻合。但上述峰值较弱，是由于无定型碳的峰的影响和担载的金属前驱体盐的量较小的缘故。
以本发明制备的FeNiOx/木炭复合材料和FeCoOx/木炭复合材料进行OER极化曲线测试，电化学测试基本方法：OER工作电极的制备：5mg催化剂和1mg炭黑分散于1mL水/乙醇的混合液中(V水：V乙醇＝1:4)。然后向混合液中加入30μL Nafion(5wt％)。超声后形成均匀的催化剂悬浆液。随后将分散好的催化剂悬浆液滴涂在玻碳电极上，置于烤灯下烘干。OER性能测试：在室温下(25℃)用CH1660D进行测试。在1M KOH水溶液中采用三电极体系测试。玻碳电极(直径5mm)作为工作电极,Hg/HgO极作为参比电极，碳棒作为对电极。LSV测试时旋转圆盘的转数1600rpm，扫速为5mV s-1,所有极化曲线都没有经过IR补偿，所有电势都经过可逆氢电极(RHE)进行校正。如附图11和12所示，FeNiOx/木炭复合材料在1M KOH中的OER极化曲线，在10mA·mg-1的电流密度下，过电势为1.42V(未经过IR校正),材料有很好的OER活性。FeCoOx/木炭复合材料在1M KOH中的OER极化曲线，在10mA·mg-1的电流下，过电势为1.68V(未经过IR校正)，材料有很好OER活性，即本发明的二元过渡金属氧化物—木炭复合材料在电催化产氧中的应用。
根据本发明内容进行工艺参数的调整，均可实现小尺寸金属氧化物的制备，经测试表现出与本发明基本一致的性能。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料，其特征在于，使用碳化木材作为3D加热基材并在均匀分散二元过渡金属前驱体盐的溶液(即前驱体混合溶液)中进行浸渍，以使二元过渡金属盐前驱体担载到碳化木材上(即碳化木材表面及其通道中)，再以微波辅助进行加热，以得到过渡金属氧化物，即二元过渡金属氧化物—木炭复合材料；在进行浸渍时，二元过渡金属前驱体盐为Co(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O或者Ni(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O，其中按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为(1—2)：(1—2)；按物质的量计，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为(1—2)：(1—2)；二元过渡金属氧化物—木炭复合材料为铁钴氧化物—木炭复合材料，尺寸为10—70nm，优选30—50nm或者铁镍氧化物—木炭复合材料，尺寸为15—75nm，优选30—40nm。
2.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料，其特征在于，在进行浸渍时，按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为1：1，2：1，1：2；按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为1：1，2：1，1：2。
3.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料，其特征在于，碳化木材由木材进行煅烧而得，作为3D加热基材，从室温下20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的升温速度升温到600—800摄氏度，保持1—5h，后自然冷却到室温20—25摄氏度，得到碳化木材，气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的体积比为1：9。
4.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料，其特征在于，在进行浸渍时，浸渍温度为室温20—25摄氏度，浸渍时间为20—30小时，优选24—28小时，浸渍后将样品置于50—60摄氏度的真空干燥箱中干燥5—8小时。
5.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料，其特征在于，在进行微波处理时，选择微波功率为1000±100W，优选1000±50W；微波辐射反应时间为5—20s，优选10—15s；气氛为空气。
6.一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料的制备方法，其特征在于，使用碳化木材作为3D加热基材并在均匀分散二元过渡金属前驱体盐的溶液(即前驱体混合溶液)中进行浸渍，以使二元过渡金属盐前驱体担载到碳化木材上(即碳化木材表面及其通道中)，再以微波辅助进行加热，以得到过渡金属氧化物，即二元过渡金属氧化物—木炭复合材料；在进行浸渍时，二元过渡金属前驱体盐为Co(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O或者Ni(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O，其中按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为(1—2)：(1—2)；按物质的量计，Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为(1—2)：(1—2)。
7.根据权利要求6所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料的制备方法，其特征在于，碳化木材由木材进行煅烧而得，作为3D加热基材，从室温下20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的升温速度升温到600—800摄氏度，保持1—5h，后自然冷却到室温20—25摄氏度，得到碳化木材，气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的体积比为1：9。
8.根据权利要求6所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料的制备方法，其特征在于，在进行浸渍时，浸渍温度为室温20—25摄氏度，浸渍时间为20—30小时，优选24—28小时，浸渍后将样品置于50—60摄氏度的真空干燥箱中干燥5—8小时；按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为1：1，2：1，1：2；按物质的量计，Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O的用量比为1：1，2：1，1：2。
9.根据权利要求6所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料的制备方法，其特征在于，在进行微波处理时，选择微波功率为1000±100W，优选1000±50W；微波辐射反应时间为5—20s，优选10—15s；气氛为空气。
10.如权利要求1—5之一所述的一种二元过渡金属氧化物—木炭复合材料在电催化产氧中的应用。
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