[發明專利]一種鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料及其在制備超級電容器中的應用

有效

• 申請號: 202111149630.1
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113871213B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 申保收;黃玉婷;郭忠明
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/32;H01G11/86;H01M4/525;H01M4/505
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 肖明芳

1.一種鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，它由如下步驟制備得到：

(1)以含氮有機碳源為前驅體在120-200℃下進行水熱反應4-8小時，反應后所得溶液用透析袋于超純水中透析24-72小時，冷凍干燥以獲得碳量子點；

(2)將鈷鹽和2-甲基咪唑分別加入甲醇中，兩種溶液體系混合后老化離心，用乙醇洗滌并過濾，獲得紫色固體物，在40-80℃下干燥6-24h，得到鈷MOF模板；

(3)取步驟(1)制得的碳量子點和步驟(2)制得的鈷MOF模板，溶解于N、N-二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶劑中得到混合溶液體系；同時將鎳鹽和錳鹽溶解于超純水中，然后加入到所述的混合溶液體系中，攪拌均勻后置于80-100℃下進行水熱反應2-4h；最后干燥制得鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料。

2.根據權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，步驟(1)中，所述的含氮有機碳源為丙氨酸、谷氨酸或甘氨酸。

3.根據權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，步驟(2)中，所述的鈷鹽為水合氯化鈷或水合硝酸鈷；鈷鹽和2-甲基咪唑在甲醇中的濃度分別為5-15g/L；鈷鹽和2-甲基咪唑的質量比為0.7-0.9：1。

4.根據權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，步驟(2)中，所述的老化反應時間為24h-48h。

5.根據權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，步驟(3)中，所述的鎳鹽為Ni(NO₃)₂·6H₂O或NiCl₂·6H₂O，所述的錳鹽為MnCl₂·4H₂O或MnSO₄，鎳鹽和錳鹽溶在超純水中的濃度分別為6-10g/L。

6.根據權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，步驟(3)中，N、N-二甲基甲酰胺和乙醇的體積比為0.8-1.5:1；碳量子點和鈷MOF模板的質量比為0.01-0.05:1；碳量子點在混合溶劑中的濃度為0.03-0.06g/L。

7.根據權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料，其特征在于，步驟(3)中，超純水和混合溶液體系的用量體積比為0.2-0.6:1。

8.權利要求1所述的鎳鈷錳MOF負載氮摻雜碳量子點電極材料在制備超級電容器中的應用。

9.根據權利要求8中的應用，其特征在于，按照如下重量百分比將鎳鈷錳MOF 負載氮摻雜碳量子點電極材料80～90wt％、導電劑5～10wt％、粘結劑5～10wt％混合均勻后，涂覆在泡沫鎳或金屬鋁箔上，將涂覆電極材料后的泡沫鎳或鋁箔輥壓成片并烘干，最后將電極片裁切成為長方形或圓形。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述的導電劑為石墨粉、炭黑或乙炔黑；所述的粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或水溶性橡膠。