[發明專利]一種含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010856946.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111952570A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 于海峰;常美佳;馬逍;王芳;馮婷
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 李征;壽寧

1.一種含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟一：將金屬硝酸鹽水合物溶解于甲醇中配制成溶液A、二甲基咪唑溶解于甲醇中配制成溶液B，將溶液A倒入溶液B中并在室溫下攪拌反應，再將反應得到的產物進行離心分離，并用甲醇進行多次洗滌，隨后進行干燥，得到ZIF-8晶體；

該步驟中，金屬硝酸鹽的濃度為0.02-0.10M，金屬硝酸鹽和二甲基咪唑的摩爾比例為1:4-1:8；攪拌反應時間為4-24h；離心分離的轉速為8000-10000rpm；干燥溫度為60-80℃；

步驟二：將步驟一得到的ZIF-8晶體溶解于甲醇中配制成溶液C、鈷硝酸鹽水合物溶解于甲醇中配制成溶液D、二甲基咪唑溶解于甲醇中配制成溶液E，將溶液D迅速倒入溶液C中混合后一起加入到溶液E中并在室溫下攪拌反應，再將反應得到的產物進行離心分離，并用甲醇進行多次洗滌，隨后進行干燥，得到ZIF-8@ZIF67晶體，即MOFs前驅體；

該步驟中，鈷硝酸鹽的濃度為0.02-0.10M，鈷硝酸鹽和二甲基咪唑的摩爾比例為1:4-1:8；攪拌反應時間為4-24h；離心分離的轉速為8000-10000rpm；干燥溫度為60-80℃；

步驟三：將步驟二得到的MOFs前驅體在惰性氣氛下進行高溫煅燒，而后自然冷卻到室溫；對冷卻得到的物質進行酸洗處理，而后多次水洗至中性，最后進行干燥，得到含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料；

該步驟中，煅燒溫度為800-1100℃，升溫速率為2-5℃/min，惰性氣體的工作壓力為0.1-5000Pa；干燥溫度為60-80℃。

2.根據權利要求1所述的一種含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料的制備方法，其特征在于步驟三中，采用鹽酸溶液對冷卻得到的物質進行酸洗處理，該鹽酸溶液的濃度為2-4M，酸洗時間為12-48h。

3.根據權利要求1所述的一種含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料的制備方法，其特征在于步驟三中，采用去離子水進行水洗。

4.采用權利要求1至3中任一項所述的方法制備得到的含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料。

5.權利要求4所述的含有單原子活性位點的鈷氮碳復合材料作為鋰離子電池負極材料的應用。