[發(fā)明專利]一種二維多孔金屬鈷配合物及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710217821.4 | 申請(qǐng)日： | 2017-04-05 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN106946789B | 公開（公告）日： | 2019-12-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡博文;史威威;陳大發(fā) | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C07D235/08 | 分類號(hào)： | C07D235/08;H01M4/52 |
| 代理公司： | 23109 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 | 代理人： | 侯靜 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國(guó)省代碼： | 黑龍;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多孔金屬 鈷配合物 二維 制備方法和應(yīng)用 苯甲酸 苯并咪唑 配合物 溶解 鋰離子電池負(fù)極材料 合成 制備鋰離子電池 二甲基甲酰胺 電化學(xué)性能 一價(jià)陰離子 負(fù)極材料 合成周期 庫(kù)倫效率 氫氧化鈉 溶液混合 循環(huán)性能 有機(jī)配體 金屬鈷 硫酸鈷 重復(fù)率 乙醇 制備 應(yīng)用 | ||
一種二維多孔金屬鈷配合物及其制備方法和應(yīng)用，涉及一種配合物及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明為了解決金屬鈷配合物合成方法復(fù)雜、合成周期長(zhǎng)，成本高、重復(fù)率低和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，以及現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極材料循環(huán)性能不穩(wěn)定和庫(kù)倫效率低的問題。二維多孔金屬鈷配合物的的化學(xué)式為Co(L1)2，其中L1為4?苯并咪唑?1?苯甲酸一價(jià)陰離子；制備：取有機(jī)配體4?苯并咪唑?1?苯甲酸和氫氧化鈉并全部溶解于N,N?二甲基甲酰胺得到A溶液；取硫酸鈷溶解于乙醇得到B溶液；A溶液和B溶液混合；應(yīng)用：利用二維多孔金屬鈷配合物制備鋰離子電池的負(fù)極材料。本發(fā)明二維多孔金屬鈷配合物的結(jié)構(gòu)新穎，合成方法簡(jiǎn)單，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種二維多孔金屬鈷配合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
近幾年，設(shè)計(jì)和合成具有特定結(jié)構(gòu)的功能型配合物已經(jīng)引起了科研工作者極大的關(guān)注。配位化學(xué)是一個(gè)跨越有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、晶體工程學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)等學(xué)科的新興交叉研究領(lǐng)域，在合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用方面已取得了一系列進(jìn)展。功能型配合物作為配位化學(xué)研究的主要對(duì)象，兼具了有機(jī)-無機(jī)雜化的特性，其結(jié)構(gòu)豐富多彩，而且其內(nèi)部孔徑尺寸、形狀可調(diào)控。因此可通過設(shè)計(jì)特定結(jié)構(gòu)的有機(jī)配體，選擇不同性質(zhì)的金屬離子，量身打造特定的功能材料，目前這些功能材料已廣泛應(yīng)用于氣體儲(chǔ)存與分離、分子識(shí)別、藥物載體、催化等領(lǐng)域。但是目前該類材料在電極材料領(lǐng)域的應(yīng)用剛剛起步，由于其組成中金屬離子、有機(jī)配體及構(gòu)筑結(jié)構(gòu)的多樣性，可制備出具有特殊形貌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的金屬氧化物材料；此外，配合物由有機(jī)配體組成，其可作為碳材料的來源，通過設(shè)計(jì)特定結(jié)構(gòu)的配合物，并制定合理的材料熱處理工藝，從而制備出具有不同結(jié)構(gòu)形貌的多孔碳材料，因此多孔配合物及其衍生物有望成為一種高比容量、高循環(huán)穩(wěn)定性、低成本的新型電極材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有金屬鈷配合物合成方法復(fù)雜、合成周期長(zhǎng)，成本高、重復(fù)率低和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，以及現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極材料循環(huán)性能不穩(wěn)定和庫(kù)倫效率低的問題，提供一種二維多孔金屬鈷配合物及其制備方法和應(yīng)用。
一種二維多孔金屬鈷配合物，該配合物的化學(xué)式為Co(L1)2，其中L1為4-苯并咪唑-1-苯甲酸一價(jià)陰離子；
所述二維多孔金屬鈷配合物為單斜晶系，空間群為C2/c，晶胞參數(shù)為：β＝125.09°；結(jié)構(gòu)單元中，每個(gè)4-苯并咪唑-1-苯甲酸配體分子通過羧基上的O和苯并咪唑環(huán)上的N連接兩個(gè)Co(Ⅱ)離子，每個(gè)Co(Ⅱ)離子連接四個(gè)不同的4-苯并咪唑-1-苯甲酸配體分子，形成具有44拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的二維多孔層狀結(jié)構(gòu)；
上述二維多孔金屬鈷配合物的制備方法為：
一、取有機(jī)配體4-苯并咪唑-1-苯甲酸和氫氧化鈉并全部溶解于N,N-二甲基甲酰胺中得到A溶液；
二、取硫酸鈷溶解于乙醇中得到B溶液；
三、將A溶液和B溶液混合，在60～70℃下反應(yīng)45～50小時(shí)，然后自然冷卻到室溫，得到塊狀二維多孔金屬鈷配合物單晶；
所述硫酸鈷與乙醇的質(zhì)量比(0.5～2)：79；所述4-苯并咪唑-1-苯甲酸、氫氧化鈉和硫酸鈷的摩爾比為3：(3～4)：1；
利用上述二維多孔金屬鈷配合物制備鋰離子電池的負(fù)極材料的應(yīng)用，具體方法為：
將二維多孔金屬鈷配合物單晶在空氣氛圍下，以9～11℃/min的升溫速率升溫到450～550℃并保溫0.5～1.5h，即得到Co3O4活性材料；將得到的Co3O4活性材料用作鋰離子電池的負(fù)極材料，即完成；
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