[發明專利]一種雜原子改性氟化碳量子點及其制備方法

有效

• 申請號: 201711277400.7
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN109888283B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 郭德才;陳劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/36;H01M6/14;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種雜原子改性氟化碳量子點，其特征在于：雜原子改性氟化碳量子點的化學組成為CMxFy，形貌為納米球或納米微片結構，納米球直徑或納米微片厚度的結構尺寸為5～20nm；其所含雜原子使用M表示，是B、N、O、P的一種或二種以上，且代表雜原子摩爾比的x值為0.005～0.2；y的數值為0.5～1.2；制備方法為采用研制的碳量子點材料為氟化前驅體，利用含氟化合物對其進行一定溫度和壓力下的氟化處理，樣品經純化后處理，得到雜原子改性氟化碳量子點材料。

2.根據權利要求1所述雜原子改性氟化碳量子點的制備方法，主要采用如下步驟：采用有機小分子單體為反應前驅體，利用可控的溶液化學法，結合微波輔助作用，經過石墨化處理，制備5～20nm的雜原子摻雜的碳量子點；再經過可控的氟化技術，制備雜原子改性的氟化碳量子點。

3.根據權利要求2所述的制備方法，所使用的有機小分子單體為葡萄糖、檸檬酸、聚亞苯基前驅體、苯胺、吡咯、乙烯基苯硼酸中的一種或二種以上混合物；有機小分子反應物的質量百分濃度為10～0.5mg/ml；在溶液化學反應體系中添加磷酸、硼酸中的一種或兩種，添加量與有機小分子反應物的質量比為1:100～200；當采用苯胺、吡咯、乙烯基苯硼酸為有機小分子反應物時，需要在反應體系添加三氯化鐵，添加量與有機小分子反應物的質量比為1:100～200。

4.根據權利要求2所述的制備方法，合成步驟中溶液化學法所采用的反應體系溶劑為乙醇和水的混合溶液，水：乙醇體積比＝1:1～5。

5.根據權利要求2所述的制備方法，反應體系中采用微波輔助聚合，微波功率為50～600w，輔助合成為間歇性輔助合成，每次微波時間為3min～5min，間隔時間為5min～10min，總合成反應時間為1～6h。

6.根據權利要求2所述的制備方法，石墨化處理的溫度為600～1200℃，石墨化處理時間為2～4h。

7.根據權利要求2所述的制備方法，對碳量子點的氟化采用的氟/氮混合氣的氟氣體積濃度為5％～20％，氟化處理時間為1h～4h，氟化溫度為200～400℃。

8.一種權利要求1所述的雜原子摻雜氟化碳量子點的應用，其特征在于：雜原子摻雜氟化碳量子點材料用做鋰原電池的正極材料，制備成高比容量氟化碳電池。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：利用這種材料制備鋰氟化碳電池具有高的比容量，將材料涂布極片，與金屬鋰組成電池體系，其放電比容量為700～950mAh/g，材料的比能量達2200wh/kg，放電中值電壓為2.2～2.7V。