一種用于電極的碳基納米復合材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于電極的碳基納米復合材料，屬于金屬@碳納米復合材料制備領域，一種用于電極的碳基納米復合材料，所述的制備方法為采用包括金屬?有機骨架的化合物，在惰性保護氣氛下高溫熱解得到。本發明通過利用金屬?有機骨架化合物[Ni2(L?asp)2(bpy)]為前驅物，通過一步高溫熱解過程制備出尺寸均勻的碳基納米復合材料。該方法得到的產品相單一，雜質極少，特別易于收集，而且產量高，有利于大規模合成。用該方法制備出的碳基納米復合材料，其微觀結構在鋰離子電池電極材料的應用上具有穩定性高等優越性能。
【專利說明】
-種用于電極的碳基納米復合材料
技術領域
[0001] 本發明屬于金屬@碳納米復合材料制備領域，具體設及一種用于電極的碳基納米 復合材料。
【背景技術】
[0002] 不可再生資源的日益枯竭使得新能源的開發和利用迫在眉睫。W潮軟能、風能、太 陽能為代表的新能源在功率輸出上具有較大的隨機性與間歇性，為了實現并網應用，能源 存儲與轉化技術，尤其是W二次電池體系為代表的化學儲能技術受到了越來越多的關注。 其中，可充電裡離子電池因具有循環壽命長、自放電低、工作電壓高、比能量高、無記憶效應 等優勢，已經主導了二次電池市場，被認為是未來最有前景的能量存儲系統。我國政府近年 來陸續出臺了重大政策措施支持和發展新能源產業，要求在裡離子電池的能量密度、大功 率放電和整體安全性等方面取得重大突破。
[0003] 裡離子電池的充電/放電機制是基于"搖椅"概念。充電時，裡離子從正極材料中脫 離，透過隔膜移動到負極，在負極捕獲一個電子被還原為裡后嵌入并存膽在負極材料中。放 電時，負極中的裡失去一個電子變成裡離子，穿過隔膜向正極方向遷移并存膽在正極材料 中。在充電/放電的過程中，化學能轉變為電能并存膽在電池中。裡離子電池的性能在很大 程度上取決于正極材料和負極材料。目前，商品化的正極材料已有幾種，而商業化的負極材 料則比較單一，主要是天然石墨及其改性材料。其低廉的成本和安全性能是促使其主導商 業化裡離子電池負極材料的關鍵因素。然而，石墨理論比容量較低，倍率性能欠佳，制約了 裡離子電池的進一步發展。因此，越來越多的研究者開始研發新型的負極材料。
[0004] 近年來，納米材料的電化學性能得到深入研究，相比于商用的微米尺寸材料，納米 材料具有更為優異的電池性能，表面積的增加可W促進電解質和電極之間的相互作用，降 低內部阻力，增加能量密度。然而，納米材料也有不足之處，例如在充電/放電過程中體積的 改變較大，會引起粒子間的團聚，導致材料循環容量的降低。而誘發的機械應力可能會導致 電極材料的快速瓦解。同時，納米材料也會增加形成較厚固體電解質界面膜的幾率，而較厚 的SEI膜會消耗部分裡。因此，單相的納米材料應用為電池電極材料是有一定局限性的。如 果將納米材料分散或包覆于具有緩沖性的且能夠保持粒子的電學性能的基質之中，就可W 明顯改善運些不足。而碳材料就是作為緩沖基質的理想候選者之一，若將具有電化學活性 的納米材料與高電導率的碳材料相結合制備出碳基納米復合材料，能顯著提高電荷遷移速 率W及裡離子擴散速率，并在一定程度上緩解充放電過程中的體積膨脹效應，從而實現較 長的循環壽命與優異的大電流充放電性能。
[0005] 通常碳基納米復合材料的制備方法有共混法、原位合成法、模板法、真空蒸發沉積 法、瓣射法、化學氣相沉積法、溶膠凝膠法、電化學沉積法和自組裝法等。在運里，為了能夠 制備出高性能的裡離子負極材料并實現規模化生產，我們采用一種新穎且簡單的制備方 法：W金屬-有機骨架材料為前驅體，經過一步熱解碳化得到高度均勻分散的碳基納米復合 材料。金屬-有機骨架材料是無機金屬離子與有機配體通過自組裝過程構筑的具有周期性 網絡結構的無機-有機雜化多孔材料。該類材料具有結構的可設計性和可調控性，作為制備 碳基納米復合材料的前驅體材料主要有W下幾個優勢：
[0006] -、金屬中屯、具有多樣性，可W根據應用需求進行篩選，選擇空間大；
[0007] 二、高溫時，有機配體被碳化形成碳層包覆于金屬中屯、表面，金屬中屯、則在碳的還 原性作用下被還原生成金屬納米粒子，可W有效避免納米顆粒的團聚，保持高度均勻性，且 制備過程中不需要額外引入金屬源或碳源；
[000引 S、大部分MOFs材料的合成條件都比較溫和，有些甚至能夠在室溫常壓條件下合 成，有實現規模化生產的潛力。
[0009] 四、該方法操作靈活性高，對設備等條件要求相對較低，而且操作簡單，僅通過一 步反應就可得到理想的碳基納米復合材料。相比于其他方法，運種方法簡單且可控性強，是 理想的、有潛力的新方法。
[0010] 我們利用該方法，根據要求選擇所需的金屬離子作為金屬-有機骨架化合物的金 屬中屯、，合成后通過一步熱解過程催化生成具有一定微觀結構的碳基材料，用于裡離子電 池負極材料。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的在于提供一種借助于金屬-有機骨架化合物[Ni2化-asp)2(bpy)]來 制備一種裡離子電池負極材料的碳基納米復合材料的方法。
[0012] 本發明中所要解決的技術問題通過W下技術方案予W實現：
[0013] -種用于電極的碳基納米復合材料，所述的碳基納米復合材料為采用包括金屬- 有機骨架的化合物，在惰性保護氣氛下高溫熱解得到。
[0014] 進一步地，所述的金屬-有機骨架的化合物為，金屬化合物和有機物形成的二維層 狀化合物，并通過有機配體柱撐作用搭建的=維骨架結構。
[001引進一步地，所述的金屬-有機骨架化合物為[Ni2a-asp)2(bpy)] ? C曲OH ?此0,是 由堿式碳酸儀和天冬氨酸kasp形成的二維層狀化合物通過有機配體4,4'-連化晚的柱撐 作用搭建的=維骨架結構。
[0016] 進一步地，所述的S維骨架結構的孔道大小為4.矜3.8A。
[0017] 進一步地，所述的制備方法包括W下步驟：
[001 引（l)NUL-aspK出0)2的制備：將NiC03 ? 2Ni(0H)2 ? X此0、L-asp和此0按質量比 1: (0.5~3) :(100~500)混合，并保持在60~100°C條件下加熱攬拌0.5~5小時，至大部分粉 末溶于水中后停止加熱和攬拌;過濾法除去溶液中的不溶物質得到澄清溶液，并放入60~ 120°C烘箱中靜置0.5~2天，待溶劑水揮發完全后即得到綠色Ni a-aspK出0)2晶體；
[0019] (2)[Ni2a-aspMbpy)]晶體材料的制備:將步驟（1)得到的Nia-aspK出0)2加入 到甲醇和水的混合溶液中，部分溶解后繼續在攬拌條件下加入4，4 連化晚，使得最終溶液 中各物質的質量之比為Nia-aspK此0)2:4，4'-連化晚：甲醇：水=1:0.5~10:1~80:1~ 80;將該溶液轉移至高壓反應蓋中密封，在80~180°C烘箱中晶化1~4天;待反應蓋冷卻至 室溫后，通過過濾、洗涂和干燥得到藍綠色[Ni2化-asp)2(bpy)]晶體粉末；
[0020] (3)碳基納米復合材料的制備:將步驟(2)合成出的[化2化-曰39)2化97)]晶體粉末 研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽 真空除去管式爐的內部空氣，用高純氮氣進行置換，重復2~5次W保證充分的無氧環境，在 600~1200°C條件下熱解2~8小時后，得到金屬@碳復合材料;經過濃鹽酸處理1~5天后，用 去離子水洗涂3~6遍，分離烘干后得到用于電極的碳基納米復合材料。
[0021] 進一步地，所述步驟(3)中由室溫到熱解溫度采用程序升溫，升溫速度為每秒2~ 10°C。
[0022] 進一步地，所述步驟(3)升溫過程中陽i2化-asp)2(bpy)]晶體粉末在升溫過程中在 100~200°C停留0.5~4小時，W除去晶體表面和孔道內殘留的溶劑分子。
[0023] 進一步地，氮氣的流速通過浮子流量計進行控制，流速為每分鐘20~120ml。
[0024] 進一步地，所述濃鹽酸處理方式是將粉體材料完全浸于濃鹽酸之中。
[0025] 進一步地，所述方法制備的用于電極的碳基納米復合材料在裡離子電池電極材料 的應用。
[0026] 本發明的有益效果如下：
[0027] 本發明通過利用金屬-有機骨架化合物陽i2化-asp)2(bpy)]為前驅物，通過一步高 溫熱解過程制備出尺寸均勻的碳基納米復合材料。該方法得到的產品相單一，雜質極少，特 別易于收集，而且產量高，有利于大規模合成。用該方法制備出的碳基納米復合材料，其微 觀結構在裡離子電池電極材料的應用上具有穩定性高等優越性能。
【附圖說明】
[0028] 圖l(a):[Ni2a-aspMbpy)]晶體結構模擬X射線衍射譜圖。
[0029] 圖1 (b):實施例1中合成的[Ni2化-asp)2(bpy)]晶體粉末的X射線衍射譜圖。
[0030] 圖2:實施例1中合成的[Ni2化-asp)2(bpy)]晶體粉末的熱重曲線。
[0031] 圖3(a):實施例1中制備出的用于電極的碳基納米復合材料的透射電子顯微照片。
[0032] 圖3(b):實施例2中制備出的用于電極的碳基納米復合材料的透射電子顯微照片。
[0033] 圖3(c):實施例3中制備出的用于電極的碳基納米復合材料的透射電子顯微照片。
[0034] 圖3(d):實施例6中制備出的用于電極的碳基納米復合材料的透射電子顯微照片。
[0035] 圖4:實施例1中制備出的用于電極的碳基納米復合材料在電流IOOmA ? g-i條件下 的測得的充電-放電曲線。
[0036] 圖5:實施例2中制備出的用于電極的碳基納米復合材料在電流IOOmA ? g-i條件下 的測得的充電-放電曲線。
[0037] 圖6:實施例3中制備出的用于電極的碳基納米復合材料在電流IOOmA ? g-i條件下 的測得的充電-放電曲線。
[0038] 圖7:實施例4中制備出的用于電極的碳基納米復合材料在電流IOOmA ? g-1條件下 的測得的充電-放電曲線。
[0039] 圖8:實施例5中制備出的用于電極的碳基納米復合材料在電流IOOmA ? g-1條件下 的測得的充電-放電曲線。
[0040] 圖9:實施例6中制備出的用于電極的碳基納米復合材料在電流IOOmA ? g-1條件下 的測得的充電-放電曲線。
【具體實施方式】
[0041] 下面詳細說明本發明的具體實施，有必要在此指出的是，W下實施只是用于本發 明的進一步說明，不能理解為對發明保護范圍的限制，該領域技術熟練人員根據上述本發 明內容對本發明做出的一些非本質的改進和調整，仍然屬于本發明的保護范圍。
[0042] 本發明設及的相關測試條件和方法：
[0043] X射線衍射(X畑）：X畑測試使用的是日本理學公司的叫tima IV型衍射儀。采用加- Ka(.?t=l .5418A)發射場，固定電源為40kV和30mA，掃描2the1:a范圍為4~40°。
[0044] 熱重分析(TGA):熱重曲線是在化Piter STA449 F3型熱重分析儀上測試的，采用 的是氮氣氣氛，流速為30ml/min。
[0045] 透射電子顯微鏡（SEM) :SEM測試使用的是陽I公司Tecnai F20型透射電子顯微鏡。 加速電壓為200kV。
[0046] 裡電性能測試:納米材料的裡電性能是通過標準的CR 2032 coin-cell和LAND電 池測試系統來表征的。
[0047] 實施例1:
[004引（l)NUL-aspK此0)2的制備：將NiC03 ? 2Ni(0H)2 ? X此0、L-asp和此0按比例 1:1: 200混合，并保持在95°C條件下加熱攬拌2.5小時，至大部分粉末溶于水中后停止加熱和攬 拌。過濾法除去溶液中的不溶物質得到澄清溶液，并放入l00°C烘箱中靜置1天，待溶劑水揮 發完全后即得到綠色Ni a-aspK出0)2晶體，收集備用。
[0049] (2) [Ni2化-asp)2(bpy)]晶體材料的制備：將上一步驟中制備好的Ni化-asp) 化2〇)2加入到甲醇和水的混合溶液中，部分溶解后繼續在攬拌條件下加入一定量的4,4'-連 化晚，使得最終溶液中各物質的質量之比為Ni化-asp K出0) 2:4，4 連化晚：甲醇:水=1:4: 21.7:27.4。將該溶液轉移至高壓反應蓋中密封，在150°C烘箱中晶化2天。待反應蓋冷卻至 室溫后，通過過濾、洗涂和干燥等操作得到藍綠色帆2化-aspMbpy)]晶體粉末。
[0050 ] (3)磁性碳包覆納米材料的制備方法:將合成出的陽i 2 (kasp) 2 (bpy)]晶體粉末輕 輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過 抽真空除去管式爐的內部空氣，用高純氮氣進行置換，重復3次W保證充分的無氧環境，氮 氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在1000°C條件 下熱解5小時，得到金屬@碳復合材料。
[0051] (4)將得到的金屬@碳復合材料浸入濃鹽酸中，超聲波條件下分散5min，靜置2天， 采用離屯、分離法并用去離子水洗涂5遍，烘干后得到最終的用于電極的碳基納米復合材料。
[0052] (5)復合電極的制備是將合成的碳基納米復合材料、粘結劑和乙烘黑按質量比8: 1:1混合，并均勻涂覆于銅錐表面，在60°C烘箱中烘干12小時。通過壓片機將復合電極壓成 12mm直徑的圓片，并在手套箱(MBRAUN Uni Iab，〇2<0.1 ppm，此0<0.1 ppm)中氣氣條件下組裝 成裡離子電池。正極負極之間通過Celgard高分子薄膜分開，將含LiPFs濃度為Imol/L的碳 酸乙締醋、碳酸二甲醋和碳酸二乙醋按體積比1:1:1混合的混合物作為電解液。
[0053 ] (6)材料的表征:對陽i 2化-asp) 2 (bpy)]晶體粉末進行X射線衍射和熱重分析表征， 對碳基納米復合材料進行透射電子顯微鏡表征和裡離子電池性能表征。
[0化4] 實施例2:
[005引按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2 (kasp) 2 (bpy)]晶體粉末材料。
[0056]將合成出的陽i2化-asp)2(bpy)]晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶 瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內部空氣，用高純 氮氣進行置換，重復3次W保證充分的無氧環境，氮氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度 為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在900°C條件下熱解5小時，得到金屬@碳復合材料。 [0057]重復實施例1中步驟(4)和步驟(5)，并對用于電極的碳基納米復合材料進行透射 電子顯微鏡表征和裡離子電池性能表征。
[0化引實施例3:
[0059] 按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2 a-asp) 2 (bpy)]晶體粉末材料。
[0060] 將合成出的陽i2化-asp)2(bpy)]晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶 瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內部空氣，用高純 氮氣進行置換，重復3次W保證充分的無氧環境，氮氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度 為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在Iiocrc條件下熱解5小時，得到金屬@碳復合材料。
[0061] 重復實施例1中步驟(4)和步驟(5)，并對用于電極的碳基納米復合材料進行透射 電子顯微鏡表征和裡離子電池性能表征。
[0062] 實施例4:
[006；3 ]按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2 a-asp) 2 (bpy)]晶體粉末材料。
[0064] 將合成出的陽i2化-asp)2(bpy)]晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶 瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內部空氣，用高純 氮氣進行置換，重復3次W保證充分的無氧環境，氮氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度 為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在IOOCTC條件下熱解2小時，得到金屬@碳復合材料。
[0065] 按實施例1中步驟(4)制備用于電極的碳基納米復合材料。
[0066] 實施例5:
[0067] 按實施例1中步驟(1)和(2)制備[Ni2化-asp)2(bpy)]晶體粉末材料。
[0068] 將合成出的陽i2化-asp)2(bpy)]晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶 瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內部空氣，用高純 氮氣進行置換，重復3次W保證充分的無氧環境，氮氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度 為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在900°C條件下熱解8小時，得到金屬@碳復合材料。
[0069] 按實施例1中步驟(4)制備用于電極的碳基納米復合材料。
[0070] 實施例6:
[0071] 按實施例1中步驟(1)和(2)制備帆2 a-asp) 2 (bpy)]晶體粉末材料。
[0072] 將合成出的陽i2化-asp)2(bpy)]晶體粉末輕輕研磨至無較大顆粒存在并平鋪于陶 瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空除去管式爐的內部空氣，用高純 氮氣進行置換，重復3次W保證充分的無氧環境，氮氣的流速控制在每分鐘80ml，升溫速度 為每秒5°C，先在150°C停留2小時，后在600°C條件下熱解5小時，得到得到金屬@碳復合材 料。
[0073] 重復實施例1中步驟(4)和步驟(5)，并對用于電極的碳基納米復合材料進行透射 電子顯微鏡表征和裡離子電池性能表征。
[0074] 從圖1中可^看出，實施例1中合成的帆2化-曰3口)2伽7)]晶體粉末在7.96°附近出 現特征峰W及10°之后出現的一系列特征峰都與模擬的X-射線衍射譜圖（模擬軟件： MerCU巧3.3)完全吻合，沒有任何雜質峰的出現，說明合成的陽i2化-asp)2 (bpy)]晶體粉末 是純相，衍射峰的高強度也證明了晶體粉末的結晶程度很高。
[007引從圖帥可W看出，實施例1中合成的帆2a-asp)2(bpy)]晶體粉末化50°C之前有 3%的失重，來源于樣品表面和孔道內所吸附的水。晶體粉末在300°C左右開始分解，在440 °C時分解完全，運個過程中失重70%，來源于結構中碳氧等元素轉變為氣體的損失。在高于 440°C的溫度區間質量基本趨于穩定。
[0076] 從圖3中可W看出，實施例1~3中合成的帆2a-asp)2(bpy)]晶體粉末在經歷高溫 熱解后形成了碳基納米復合材料，由大量尺寸均勻的納米小球(6~20nm)所組成，該納米小 球有的為石墨化的碳空殼，有的為核-殼結構，其內部的核為金屬儀單質。隨著熱解溫度的 升高，石墨化的碳空殼所占據的比例也是越來越高。運種微觀結構保證了該類碳基納米復 合材料在裡離子電池電極材料上的優越性能。
[0077] 從圖4中可W看出，實施例1中制備的用于電極的碳基納米復合材料在電流 IOOmA ? g-i條件下測得的第一圈放電和充電容量分別為525mAh/曲和255mAh/gh。從第二圈 開始，隨著循環次數的增多，放電和充電容量成緩慢上升的趨勢，在一百次循環時，放電和 充電容量分別達到了 370mAh/曲和360mAh/gh，十分接近石墨負極材料的理論容量。隨著循 環次數的增加，其性能很大幾率上會變得更好，具有非常高的穩定性，運在裡離子電池電極 材料領域是不常見的，是很有潛力的一類新型材料。
[0078] 從圖5中可W看出，實施例2中制備的用于電極的碳基納米復合材料在電流 IOOmA ? 條件下測得的第一圈放電和充電容量分別為433mAh/曲和202mAh/gh。從第二圈 開始，隨著循環次數的增多，放電和充電容量成緩慢上升的趨勢，在一百次循環時，放電和 充電容量分別達到284mAh/曲和278mAh/曲，同樣具有很好的穩定性，是很有潛力的一類新 型裡離子電池電極材料。
[0079] 從圖6中可W看出，實施例3中制備的用于電極的碳基納米復合材料在電流 IOOmA ? g-i條件下測得的第一圈放電和充電容量分別為258mAh/曲和93mAh/曲。從第二圈開 始，隨著循環次數的增多，放電和充電容量成緩慢上升的趨勢，在一百次循環時，放電和充 電容量分別達到274mAh/曲和270mAh/曲，同樣具有很好的穩定性，是很有潛力的一類新型 裡離子電池電極材料。
[0080] 從圖7中可W看出，實施例4中制備的用于電極的碳基納米復合材料在電流 IOOmA ? g-i條件下測得的第一圈放電和充電容量分別為SSOmAh/曲和255mAh/gh。從第二圈 開始，隨著循環次數的增多，放電和充電容量成緩慢上升的趨勢，在一百次循環時，放電和 充電容量分別達到358mAh/曲和356mAh/曲，同樣具有很好的穩定性，是很有潛力的一類新 型裡離子電池電極材料。
[0081] 從圖8中可W看出，實施例5中制備的用于電極的碳基納米復合材料在電流 IOOmA ? g-i條件下測得的第一圈放電和充電容量分別為341mAh/曲和135mAh/gh。從第二圈 開始，隨著循環次數的增多，放電和充電容量成緩慢上升的趨勢，在一百次循環時，放電和 充電容量分別達到272mAh/曲和267mAh/曲，同樣具有很好的穩定性，是很有潛力的一類新 型裡離子電池電極材料。
[0082] 從圖9中可W看出，實施例6中制備的用于電極的碳基納米復合材料在電流 IOOmA ? g-i條件下測得的第一圈放電和充電容量分別為258mAh/曲和93mAh/曲。從第二圈開 始，隨著循環次數的增多，放電和充電容量成緩慢上升的趨勢，在一百次循環時，放電和充 電容量分別達到274mAh/曲和269mAh/gh，同樣具有很好的穩定性，是很有潛力的一類新型 裡離子電池電極材料。
[0083]對本發明中所公開的實施方式的描述并非為了限制本發明的范圍，而是用于描述 本發明。相應地，本發明的范圍不受W上實施方式的限制，而是由權利要求或其等同物進行 限定。
【主權項】
1. 一種用于電極的碳基納米復合材料，所述的碳基納米復合材料為采用包括金屬-有 機骨架的化合物，在惰性保護氣氛下高溫熱解得到。2. 權利要求1所述的碳基納米復合材料，其特征在于，所述的金屬-有機骨架的化合物 為，金屬化合物和有機物形成的二維層狀化合物，并通過有機配體柱撐作用搭建的Ξ維骨 架結構。3. 權利要求X所述的碳基納米復合材料，其特征在于，所述的金屬-有機骨架化合物為 [化2化-asp)2(bpy)] · C出0H ·此0,是由堿式碳酸儀和天冬氨酸kasp形成的二維層狀化合 物通過有機配體4，4 連化晚的柱撐作用搭建的Ξ維骨架結構。4. 權利要求X所述的碳基納米復合材料，其特征在于，所述的Ξ維骨架結構的孔道大 小為 4.7x3.8A。5. 根據權利要求1-4任一項所述的用于電極的碳基納米復合材料的制備方法，其特征 在于，所述的制備方法包括W下步驟： (1) 化化-日3口）化2〇)2的制備：將化(：〇3.2化（(^)2.址2〇^-日31)和出0按質量比1:(0.5~ 3) :(100~500)混合，并保持在60~100°C條件下加熱攬拌0.5~5小時，至大部分粉末溶于 水中后停止加熱和攬拌;過濾法除去溶液中的不溶物質得到澄清溶液，并放入60~120 °C烘 箱中靜置0.5~2天，待溶劑水揮發完全后即得到綠色NKL-aspK出0)2晶體； (2) [化2化-asp)2 (bpy)]晶體材料的制備:將步驟（1)得到的Ni化-asp)(出0)2加入到甲 醇和水的混合溶液中，部分溶解后繼續在攬拌條件下加入4，4 連化晚，使得最終溶液中各 物質的質量之比為NKL-aspK出0)2:4,4'-連化晚：甲醇:水= 1:0.5~10:1~80:1~80;將 該溶液轉移至高壓反應蓋中密封，在80~180°C烘箱中晶化1~4天;待反應蓋冷卻至室溫 后，通過過濾、洗涂和干燥得到藍綠色[Ni2化-asp)2(bpy)]晶體粉末； (3) 碳基納米復合材料的制備:將步驟(2)合成出的[Ni2化-asp) 2 (bpy)]晶體粉末研磨 至無較大顆粒存在并平鋪于陶瓷相蝸底部，將該瓷相蝸置于管式爐中部，然后通過抽真空 除去管式爐的內部空氣，用高純氮氣進行置換，重復2~5次W保證充分的無氧環境，在600 ~1200°C條件下熱解2~8小時后，得到金屬@碳復合材料;經過濃鹽酸處理1~5天后，用去 離子水洗涂3~6遍，分離烘干后得到用于電極的碳基納米復合材料。6. 根據權利要求5所述的用于電極的方法，其特征在于，所述步驟(3)中由室溫到熱解 溫度采用程序升溫，升溫速度為每秒2~10°C。7. 根據權利要求5所述的用于電極的方法，其特征在于，所述步驟(3)升溫過程中[Ni2 化-asp)2(bpy)]晶體粉末在升溫過程中在100~200°C停留0.5~4小時，W除去晶體表面和 孔道內殘留的溶劑分子。8. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，氮氣的流速通過浮子流量計進行控制，流 速為每分鐘20~120ml。9. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述濃鹽酸處理方式是將粉體材料完全浸 于濃鹽酸之中。10. 根據權利要求1-4任一項所述的材料、權利要求5-9任一項所述方法制備的用于電 極的碳基納米復合材料在裡離子電池電極材料的應用。
【文檔編號】B82Y40/00GK105977483SQ201610326177
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】范黎黎, 康子曦, 王榮明, 孫道峰
【申請人】中國石油大學(華東)