[發明專利]超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201811637661.X
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109755571B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 馬靜;劉月學;王盈來;郭鋒
• 申請（專利權）人: 浙江南都電源動力股份有限公司;杭州南都動力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

1.一種超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

混合步驟：將濃度為100 mg/mL -120 mg/mL含氮的金屬有機骨架化合物溶液和濃度為100 mg/mL -120 mg/mL的Fe(NO₃)₃·9H₂O 鐵源溶液分別加入到pH為7-8的氧化石墨烯的水溶液中，使最終金屬有機骨架化合物溶液的濃度為0.5 mg/mL -1 mg/mL，鐵源溶液的濃度為0.5 mg/mL -1 mg/mL，氧化石墨烯溶液的濃度0.5 mg/mL -1 mg/mL，并分散得到原料混合液；

一次反應步驟：將所述原料混合液采用水熱處理，形成水凝膠；及

二次反應步驟：將所述水凝膠采用真空冷凍干燥、高溫熱解相繼處理之后，得到吡啶氮摻雜石墨烯負載鐵鈷氧化物超分子雜合氣凝膠復合材料，所述超分子雜合氣凝膠復合材料具有C-N活性位點；

其中，所述一次反應步驟的水熱處理的溫度為170 ℃-190℃，水熱處理的時間為10 h-12 h，所述一次反應步驟在烘箱中進行；

所述二次反應步驟中的真空冷凍干燥的時間為10 h-12 h，真空冷凍干燥的溫度為-50℃±5℃，真空冷凍干燥的真空度為5 Pa-15 Pa；高溫熱解在惰性氣體環境中進行，高溫熱解在600℃-900℃處理3h-5h進行碳化。

2.如權利要求1所述的超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法，其特征在于，所述超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法還包括原料準備步驟，所述原料準備步驟在所述混合步驟之前，所述原料準備步驟包括氧化石墨烯處理步驟、金屬有機骨架化合物處理步驟及鐵源處理步驟；所述氧化石墨烯處理步驟包括在氧化石墨烯的水溶液中添加氨水使pH至弱堿性并超聲分散得到氧化石墨烯溶液；所述金屬有機骨架化合物處理步驟包括將金屬有機骨架化合物的粉末加入到超純水中超聲分散得到，所述鐵源處理步驟包括將鐵源加入到超純水中配置成溶液。

3.如權利要求1所述的超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法，其特征在于， 混合步驟中最終的金屬有機骨架化合物溶液的濃度為0.5 mg/mL，鐵源溶液的濃度為0.5 mg/mL，氧化石墨烯溶液的濃度0.5 mg/mL；或混合步驟中最終的金屬有機骨架化合物溶液的濃度為0.75 mg/mL，鐵源溶液的濃度為0.75 mg/mL，氧化石墨烯溶液的濃度0.75 mg/mL；或混合步驟中最終的金屬有機骨架化合物溶液的濃度為1 mg/mL，鐵源溶液的濃度為1 mg/mL，氧化石墨烯溶液的濃度1 mg/mL。

4.如權利要求2所述的超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的水溶液由以下步驟制得：取石墨鱗片和高錳酸鉀混合，取濃硫酸和磷酸混合均勻，將濃硫酸和磷酸的混合溶液緩慢加入到石墨鱗片和高錳酸鉀的混合物中，加酸過程保持溫度在30℃-40℃，然后在45℃-55℃下攪拌，反應11 h-13 h，待反應體系冷卻至室溫后向其中加入與濃硫酸和磷酸的混合液相同體積的冰水，再加入雙氧水至反應體系呈亮黃色，然后以4500 r/min-5500 r/min的速度離心15 min-30 min，棄去上清液，剩余物依次用超純水和鹽酸分別洗滌3次，即得到氧化石墨烯的水溶液。

5.如權利要求2所述的超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法，其特征在于，所述金屬有機骨架化合物的粉末由以下步驟制得：將六水合硝酸鈷和2-甲基咪唑分別溶解在甲醇溶液中，完全溶解后，將六水合硝酸鈷溶液以邊超聲邊加入的方法加入到2-甲基咪唑溶液當中，超聲20 min -30 min充分反應，然后依次水熱處理、離心清洗并烘干。

6.如權利要求2所述的超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯處理步驟包括在氧化石墨烯的水溶液中添加氨水使pH至7-8并超聲分散20 min-30min得到氧化石墨烯溶液。

7.一種由權利要求1至6中任一所述的超分子雜合氣凝膠復合材料的制備方法制得的超分子雜合氣凝膠復合材料的應用，其特征在于，所述超分子雜合氣凝膠復合材料用于鋰離子負極材料中。