一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法技术

技术编号:13710855 阅读:42 留言:0更新日期:2016-09-16 12:57
一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法,步骤如下:1)水热法制备锰基金属‑有机框架材料,其化学式为{Mn(HPTBA)2·H2O}n,其中HPTBA为4‑(5‑(4‑吡啶基)‑4H‑3‑(1,2,4‑三氮唑基))苯甲酸;2)在氮气保护下,将所得的锰基金属‑有机框架材料置于高温炉中煅烧3h,煅烧温度为350‑650℃,经热解得到富氮掺杂改性碳纳米粒子;3)将上述富氮掺杂碳改性纳米粒子浸泡在1mol/L的盐酸中,经过滤、洗涤、干燥,得到富氮掺杂改性多孔碳材料。本发明专利技术制备的碳材料氮含量高,比表面积大,制备工艺简单,易于实现规模化生产,适用于锂离子电池负极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法,属多孔材料

技术介绍
锂离子电池以其相对清洁、可充电、携带方便、高能量密度、相较干电池的高电压等特点, 而被广泛应用于手机、数码相机、笔记本电脑、电动汽车等日用储能元件,然而,锂离子电池的电极材料在充放电过程中结构容易发生坍塌,从而导致容量不断的衰减,缩短锂离子电池原有的使用寿命,极大限制了其在大规模储能中的应用。为了满足实际应用中对使用寿命长、可快速充放电锂离子电池系统的需求,需要克服电极材料在充放电过程中导电率低、体积膨胀等问题。这就要求所使用的电极材料的导电性好,锂离子和电子在其内部可以快速扩散,能有效地避免体积膨胀效应。目前,碳材料是商品化的锂离子电池的主要负极材料。金属-有机框架材料由于具有可控的孔道结构和较大的比表面积,因而能够作为模板或者前驱物制备多孔碳材料、金属氧化物和碳的复合材料。此外,在锻烧的过程中会放出大量的气态小分子从而得到的样品具有较大的比表面积,甚至会得到弹性结构粒子。选择高含氮量的金属有机框架化合物作为前驱物,可以实现最终碳材料中的高氮掺杂量。最终样品应用于锂离子电池电极材料时,多孔结构可以有效地缓解体积膨胀效应,并且样品中的碳能提高电极材料的导电性,从而实现快速充放电和使用寿命长的要求。此外,这种氮掺杂碳材料作为复合材料基底时,可以额外地提高电极材料的储锂容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是,为了提高样品作为电池负极材料的比表面积和氮含量,解决目前的负极材料容量有限、倍率性能低的问题,同时解决高容量负极制备复杂、难以工业化规模生产的问题,本专利技术提出一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法。实现本专利技术的技术方案是,本专利技术一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将氯化锰、4-(5-(4-吡啶基)-4H-3-(1,2,4-三氮唑基))苯甲酸、氢氧化锂加入到蒸馏水中,在室温下搅拌0.5h,然后置于120℃的电热鼓风干燥箱中恒温加热72h,然后在72h内程序降到室温,过滤,依次用无水乙醇,蒸馏水洗涤3次,干燥得到锰基金属-有机框架材料{Mn(HPTBA)2·H2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将氯化锰、4‑(5‑(4‑吡啶基)‑4H‑3‑(1,2,4‑三氮唑基))苯甲酸、氢氧化锂加入到蒸馏水中,在室温下搅拌0.5h,然后置于120℃的电热鼓风干燥箱中恒温加热72h,然后在72h内程序降到室温,过滤,依次用无水乙醇,蒸馏水洗涤3次,干燥得到锰基金属‑有机框架材料{Mn(HPTBA)2·H2O}n;(2)在氮气保护下,将上述所得的锰基金属‑有机框架材料置于高温炉中煅烧3h,煅烧温度为350‑650℃,经热解得到富氮掺杂改性碳纳米粒子;(3)将上述富氮掺杂改性碳纳米粒子浸泡在1mol/L的盐酸中,经过滤、洗涤、干燥得到富氮掺杂改性多孔碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种富氮掺杂改性多孔碳材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将氯化锰、4-(5-(4-吡啶基)-4H-3-(1,2,4-三氮唑基))苯甲酸、氢氧化锂加入到蒸馏水中,在室温...

【专利技术属性】
技术研发人员:邹吉勇李玲游胜勇陈衍华谌开红季清荣季馨怿
申请(专利权)人:江西省科学院应用化学研究所
类型:发明
国别省市:江西;36

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