[發明專利]一種碳基金屬硒化物復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110601955.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113327774B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 高江姍;何燕;周楊;王歡歡
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/32;H01G11/26;H01G11/86
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 姚金金

本發明公開一種碳基金屬硒化物復合材料的制備方法，包括如下步驟(1)首先將制備的金屬有機框架Co?NiPBA與NaCl混合，將混合物作為前驅體；(2)將步驟(1)制備的前驅體在氬氣中煅燒，煅燒過程中，氯化鈉變為熔融鹽穿透并包覆金屬有機框架衍生碳，去除氯化鈉后得到金屬有機框架衍生的碳封裝鎳/鈷顆粒復合材料；(3)將金屬有機框架衍生的碳封裝鎳/鈷顆粒復合材料進行硒化后即可得到碳基金屬硒化物復合材料；工藝簡單、綠色環保、生產成本低廉；制備的復合材料中結構穩定性高，比表面積大，電化學活性高，作為載體可以大幅度改善電極的導電性，因而作為電極材料有很高的比容量和能量密度，可廣泛應用于儲能領域。

技術領域

本發明屬于超級電容器電極材料制備技術領域，具體涉及一種碳基金屬硒化物復合材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著工業的發展和社會的進步，能源匱乏問題日益嚴重，迫切需要尋找可替代化石能源的新材料來用于能量儲存與應用。金屬有機框架(MOFs)材料具有高比表面積，豐富的孔隙結構以及有機配體和金屬節點多樣化等特點，在電子和離子的運輸速率方面可以起到很好的促進作用，因此其在超級電容器能量儲存領域具有廣泛的應用。

然而，MOFs材料有著作為電極材料不可避免的缺陷，就是其導電性和穩定性較差。因此，MOFs材料直接作為電極材料會表現出較差的電化學性能。為了制備用于電化學儲能的高性能MOFs基材料，研究者已采取了各種策略來提高其電導率，增加其暴露的表面活性位點的數量并增強穩定性。而由于具有高碳含量和有序的類框架結構，促使通過控制溫度等條件熱解MOFs來合成具有高比表面積和高孔隙率的碳基材料成為研究的熱點。除了固有的結構特性外，碳材料獨特的電子結構也是能源應用所需要的，但是碳材料的電容量普遍不高導致它的進一步應用得到限制。

金屬化合物的電容量相比碳材料較高，目前，研究的熱點廣泛存在于碳材料與金屬化合物形成復合材料，以利用兩者優勢的協同。另外，復合材料的孔隙結構在能量儲存過程中也占據了很重要的地位，微孔、介孔以及大孔的存在能夠增大材料的比表面積，促進材料活性表面與電解液的充分接觸，提高離子擴散系數，促進離子與電荷在電解液/電極材料界面處遷移速率，增大電化學反應動力學。為豐富材料的孔隙結構，多使用硬模板法制備得到具有大孔和介孔的多孔材料，但后續的模板處理非常得繁瑣，因此，十分必要一種簡單的方法來為材料構建更為豐富的孔隙結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳基金屬硒化物復合材料的制備方法，旨在解決使用硬模板法制備多孔材料時，存在的后續模板處理非常得繁瑣的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種碳基金屬硒化物復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)金屬有機框架Co-Ni PBA與NaCl混合物的制備

將氯化鈷和檸檬酸鈉溶解在去離子水中充分攪拌制成A溶液，將四氰基鎳酸鉀溶解在去離子水中充分攪拌制成B溶液，A溶液迅速倒入B溶液并攪拌溶解，室溫下靜置老化/離心、干燥后得到Co-Ni PBA粉末；然后將Co-Ni PBA與適量NaCl超聲分散在甲醇和水的混合溶液中，隨后進行冷凍干燥，得到Co-Ni PBA/NaCl混合物；

(2)金屬有機框架Co-Ni PBA衍生的碳封裝鎳/鈷顆粒復合材料的制備

將步驟(1)得到的Co-Ni PBA/NaCl混合物進行退火處理，隨后將產物浸泡于去離子水中清洗，去除NaCl，離心得到碳封裝鎳/鈷顆粒復合材料；

(3)金屬有機框架Co-Ni PBA衍生的碳基金屬硒化物復合材料的制備

將硒粉與步驟(2)得到的碳封裝鎳/鈷顆粒復合材料分別放置于不同的瓷舟中，在管式爐中煅燒處理，制備得到碳基金屬硒化物復合材料。

優選的，步驟(1)中所述Co-Ni PBA和NaCl的質量比為1:20～1:10，將Co-Ni PBA與適量NaCl超聲分散在甲醇和水的混合溶液中。