[發明專利]一種碳納米管/MOF基硅碳復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011008482.7
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112216828B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 謝正偉;喬英鈞;彭工廠;瞿美臻;胡語芯
• 申請（專利權）人: 中國科學院成都有機化學有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/158
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 賀理興

1.一種碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，包括如下質量百分比的組分：納米硅10％～55％；碳納米管5％～25％；MOF衍生碳材料20％～80％；所述納米硅通過化學鍵與所述碳納米管連接形成一次顆粒，所述一次顆粒包覆于所述MOF衍生碳材料中；

所述碳納米管/MOF基硅碳復合材料的制備方法為:

(1)取納米硅為原料，通過水熱法在其表面負載催化劑，干燥后利用氣相沉積法得到硅與碳納米管的一次顆粒；

(2)將所述一次顆粒分散在溶劑中，加入表面分散劑改性，加入金屬水合鹽和二甲基咪唑溶液，混合均勻后在室溫條件下進行MOF自組裝反應，靜置反應一段時間后離心洗滌，干燥，得到干燥后的物料；

(3)將步驟(2)中得到的干燥后的物料進行碳化，得到碳納米管/MOF基硅碳復合材料。

2.根據權利要求1所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，平均粒徑為0.5～3μm。

3.根據權利要求1所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，所述MOF衍生碳材料為以鈷、鋅、鐵中的至少一種為金屬離子結點的ZIF型MOF所衍生的碳材料。

4.根據權利要求1～3任意一項所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，步驟(1)中，所述納米硅與所述催化劑的質量比為5：0.1～0.3。

5.根據權利要求4所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，步驟(2)中，所述表面分散劑選自KH-560、PVP或CTAB中的至少一種。

6.根據權利要求4所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，步驟(2)中，所述金屬水合鹽和所述二甲基咪唑的摩爾比為1：4～10。

7.根據權利要求4所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，步驟(2)中，所述金屬水合鹽選自六水硝酸鈷、六水氯化鈷、六水硝酸鋅或四水氯化亞鐵中的至少一種。

8.根據權利要求4所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料，其特征在于，步驟(3)中，所述碳化過程采用程序升溫，具體為：升溫速率2～5℃/min，升至250℃，恒溫100～200min，升溫速率2～5℃/min，再升溫至600～800℃，恒溫100～200min，在保護氣氛下自然冷卻。

9.權利要求1～8任意一項所述的碳納米管/MOF基硅碳復合材料的應用，其特征在于，用于作為鋰離子電池負極材料。