[發明專利]一種金屬有機骨架化合物的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811404722.8
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109485867A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 柳紅東;李宗陽;伏春平;胡榮;阮海波;劉佳;黃佳木
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J27/057;B01J35/00;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種多面體形金屬有機骨架化合物ZIF?67的制備方法是以Co(NO₃)₂·6H₂O、2?甲基咪唑、甲醇分別經過溶液配置、混合攪拌、常溫反應、離心洗滌、干燥等步驟制得；其中所述ZIF?67呈現藍紫色，形狀為菱形十二面體，顆粒尺寸為300~920nm。本發明制備的ZIF?67為菱形十二面體，其骨架粒徑小、可控制在300nm左右且均勻，比表面積大，整體分布也均勻。本發明材料，結晶度高，具有較高的比表面積和多孔性，可形成均相分布，制備骨架粒徑小，整體分布均勻；同時，觸電容量大，壽命長，具有優良的儲鋰性能，最多可經過200次充放電循環后不衰減，使用過程穩定性好，不會出現電流忽大忽小的狀況，且產物純度高，本發明制備方法產量高、可達高70%以上，制備工藝簡單可行，值得市場推廣。

技術領域

本發明涉及屬于新材料技術領域，具體涉及一種金屬有機骨架化合物ZIF-67及其在制備硒化鈷/石墨碳復合材料中的應用。

背景技術

隨著以石油為代表的化石能源的日益枯竭，以及化石能源燃燒所帶來的環境污染日益嚴重，人們迫切需要一種可持續可再生的清潔能源。而鋰離子電池因其具有高能量密度、長循環壽命、環境友好性等優點，從眾多新能源中脫穎而出，在移動電子設備、新能源汽車等領域具有廣泛的應用。然而，目前商業化鋰離子電池的負極材料為石墨，石墨的理論容量僅為372mAh/g，無法滿足電動汽車等大型電子設備的容量需求，限制了鋰離子電池的應用及發展。因此科學家發展了多種負極材料用以提高鋰離子電池的容量，例如炭材料、過渡金屬氧化物、過度金屬硫化物、過渡金屬硒化物等。

相比于過渡金屬氧化物和過渡金屬硫化物，過渡金屬硒化物不僅具有高的體積比容量和質量比容量，且電壓平臺低，極化小，具有較好的導電性，是一種比較有潛力的鋰離子電池負極材料。然而，和過渡金屬氧化物類似，過渡金屬硒化物在充放電過程中，由于鋰離子的嵌入和脫出，會發生巨大的體積變化，從而使活性物質破碎粉化，導致活性物質與集流體脫離，失去電接觸，造成容量衰減和循環性能降低。此外，過渡金屬磷化物的電子導電性較差，阻礙了電子在活性材料內部的快速轉移，限制了其電化學響應，導致其快速充放電能力和倍率性能較差。

目前，改善過渡金屬硒化物儲鋰性能的研究主要集中在兩個方面，一種是將過渡金屬硒化物與石墨烯、碳納米管等炭材料進行復合，利用炭材料優異的導電性和機械性能，改善過渡金屬硒化物的導電性并吸收循環過程中因體積膨脹所產生的應力；另一種是制備具有納米尺度和多孔結構的過渡金屬硒化物，擴大材料的比表面積，增大電極材料與電解液的接觸面積，縮短電子和鋰離子的擴散路徑，并緩沖體積膨脹所產生的應力。

綜上所述，硒化鈷/石墨碳復合材料的制備依然存在產量低，結晶度低，無法形成均相分布，制備的骨架大，整體分布不夠均勻，觸電容量小，壽命短，使用過程穩定性差，出現電流忽大忽小的狀況等技術問題亟需解決。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種金屬有機骨架化合物ZIF-67的制備方法。

本發明第二個目的在于將金屬有機骨架化合物ZIF-67應用到硒化鈷/石墨碳復合材料的制備方法中。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種金屬有機骨架化合物ZIF-67的制備方法，其特征在于，它是以Co(NO₃)₂·6H₂O、 2-甲基咪唑、甲醇分別經過溶液配置、混合攪拌、常溫反應、離心洗滌、干燥等步驟制得；其中所得多面體形金屬有機骨架化合物ZIF-67呈現藍紫色，形狀為菱形十二面體，顆粒尺寸為300~600nm。