一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料及其制备方法，以钼酸铵为原料复合碳点作为高性能锂离子电池负极材料，先以过甲酸为氧化物剥离煤沥青所制备出碳点，再以钼酸铵为原料，通过水热法利用碳点诱导三氧化钼取向生长形成海胆结构的MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料；该方法具有制备工艺简单、周期短、能耗低、重复性好且产率高等特点，利用此方法所制备出的MoO3复合材料能够缓解体积膨胀，增加离子活化表面积，从而提高锂离子电池的比容量以及循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池的应用越来越广泛，但作为商用锂离子电池的负极—石墨仅能够传输372mAhg-1，远远不能满足一些需要大容量的电子设备如电动汽车的需求。[Liu,J.,P.J.Lu,S.Liang,J.Liu,W.Wang,M.Lei,S.TangandQ.Yang,UltrathinLi3VO4nanoribbon/graphenesandwich-likenanostructureswithultrahighlithiumionstorageproperties.NanoEnergy,2015.12:p.709-724.][Yan,J.,J.Zhang,Y.C.Su,X.G.ZhangandB.J.Xia,Anovelperspectiveontheformationofthesolidelectrolyteinterphaseonthegraphiteelectrodeforlithium-ionbatteries.ElectrochimicaActa,2010.55(5):p.1785-1794.]MoO3作为过渡金属氧化物的一员，因其具有多种价态以及其较高的热力学化学稳定性和丰富的矿物储存量，能够适应混合动力汽车和航空航天等领域的发展。MoO3具有三个晶相，即热力学稳定的斜方晶系的α-MoO3(其比容量高达1117mAhg-1)，亚稳态单斜β-MoO3和六方稳定相的h-MoO3。在h-MoO3中，[MoO6]八面体形成了沿C轴方向连接的z形链结构，由于钼离子具有良好的层流结构和多价态，钼空位引起的特殊隧道结构有利于较小的离子嵌入。然而，由于较低的导电性和较差的锂离子传输动力学，块状MoO3作为锂离子电池负极材料时通常表现出较差的循环性能。Zhao,G.,N.ZhangandK.Sun,ElectrochemicalpreparationofporousMoO3filmwithahighrateperformanceasanodeforlithiumionbatteries.JournalofMaterialsChemistryA,2012.1(2):p.221-224.到目前为止，具有不同形貌的h-MoO3已经被合成且当应用于锂离子电池负极材料中表现出较好的电化学性能。或者其与碳材料进行复合以提高其导电性。碳点是指颗粒尺寸小于10nm的，具有荧光特性的碳颗粒。碳点具有电化学发光性质，上转换效应，具有一定的催化作用以及良好的导电性。[Meng,X.,Q.Chang,C.Xue,J.YangandS.Hu,Full-colourcarbondots:fromenergy-efficientsynthesistoconcentration-dependentphotoluminescenceproperties.ChemicalCommunications,2017.53(21):p.3074.][Wei,J.S.,H.Ding,P.Zhang,Y.F.Song,J.Chen,Y.G.WangandH.M.Xiong,CarbonDots/NiCo2O4NanocompositeswithVariousMorphologiesforHighPerformanceSupercapacitors.Small,2016.12(43):p.5927-5934.]。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料及其制备方法，该方法具有制备工艺简单、周期短、能耗低、重复性好且产率高等特点，制备出的MoO3复合材料增加了离子活化表面积，提高了锂离子电池的比容量以及循环稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料制备方法，将钼酸铵(AMB)和碳点充分混合后加入水热釜内衬中进行水热反应，在钼酸铵(AMB)分解过程中利用碳点诱导三氧化钼取向生长，形成类似于海胆结构的六方相h-MoO3，即得MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料。进一步，包括如下步骤：1)、以过甲酸作为氧化物加入到煤沥青中搅拌离心，取上清液则为溶剂为过甲酸的碳点溶液；2)、取0.325～0.65g分析纯的钼酸铵放入烧杯中，再加入10ml去离子水，超声使得钼酸铵完全溶解且分散均匀；3)、取15～50ml碳点溶液加入到以上溶液中充分混合均匀后，放入聚四氟乙烯内衬中，水热反应120～180℃，6～24h；4)、当水热釜自然冷却到室温后，分别用去离子水和无水乙醇经多次冲洗后真空干燥，制备得到MoO3复合碳点锂离子电池负极材料。进一步，所述步骤1)中将过甲酸加入到煤沥青中搅拌24h后离心，取上清液则为溶剂为过甲酸的碳点溶液。进一步，所述步骤4)中分别用去离子水和无水乙醇进行冲洗三次以上，真空干燥12～36h，制备得到MoO3复合碳点锂离子电池负极材料。一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料，为类似于海胆结构的六方相h-MoO3结构。本专利技术MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料制备方法，以钼酸铵为原料复合碳点作为高性能锂离子电池负极材料，先以过甲酸为氧化物剥离煤沥青所制备出碳点，再以钼酸铵为原料，通过水热法利用碳点诱导三氧化钼取向生长形成海胆结构的MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料；该方法具有制备工艺简单、周期短、能耗低、重复性好且产率高等特点，利用此方法所制备出的MoO3复合材料能够缓解体积膨胀，增加离子活化表面积，从而提高锂离子电池的比容量以及循环稳定性。本专利技术方法制得的MoO3纯度高，将其用于锂离子电池中表现出优异的导电性、循环稳定性和高的放电比容量，提高了锂离子电池的容量和倍率性能，能够作为锂离子电池负极材料较高容量方面的应用。附图说明图1为所制备出的复合材料的XRD图谱图2为复合材料的SEM显微图图3为复合材料的循环性能图谱具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。实施例11)、以过甲酸作为氧化物加入到煤沥青中搅拌24h后离心，取上清液，其上清液则为溶剂为过甲酸的碳点溶液；2)、取0.325g分析纯的钼酸铵((NH4)Mo7O24·4H2O)放入烧杯中，再加入10ml去离子水，超声10min，使得钼酸铵完全溶解且分散均匀；3)、取15ml碳点溶液加入到以上溶液中充分混合均匀后，放入聚四氟乙烯内衬中，水热反应180℃，6h；4)、当水热釜自然冷却到室温后，分别用去离子水和无水乙醇进行冲洗三次以上，真空干燥12h，制备得到MoO3复合碳点锂离子电池负极材料。实施例21)、以过甲酸作为氧化物加入到煤沥青中搅拌24h后离心，取上清液，其上清液则为溶剂为过甲酸的碳点溶液；2)、取0.45g分析纯的钼酸铵((NH4)Mo7O24·4H2O)放入烧杯中，再加入10ml去离子水，超声10min，使得钼酸铵完全溶解且分散均匀；3)、取30ml碳点溶液加入到以上溶液中充分混合均匀后，放入聚四氟乙烯内衬中，水热反应120℃，24h；4)、当水热釜自然冷却到室温后，分别用去离子水和无水乙醇进行冲洗三次以上，真空干燥20h，制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料制备方法，其特征在于：将钼酸铵(AMB)和碳点充分混合后加入水热釜内衬中进行水热反应，在钼酸铵(AMB)分解过程中利用碳点诱导三氧化钼取向生长，形成类似于海胆结构的六方相h‑MoO3，即得MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料。

【技术特征摘要】
1.一种MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料制备方法，其特征在于：将钼酸铵(AMB)和碳点充分混合后加入水热釜内衬中进行水热反应，在钼酸铵(AMB)分解过程中利用碳点诱导三氧化钼取向生长，形成类似于海胆结构的六方相h-MoO3，即得MoO3复合碳点锂离子电池阳极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)、以过甲酸作为氧化物加入到煤沥青中搅拌离心，取上清液则为溶剂为过甲酸的碳点溶液；2)、取0.325～0.65g分析纯的钼酸铵放入烧杯中，再加入10ml去离子水，超声使得钼酸铵完全溶解且分散均匀；3)、取15～50ml碳点溶液加入到以上溶液中充分混合均匀后，放入聚四氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：许占位，赵怡星，黄剑锋，曹丽云，贺菊菊，王天，杨军，沈学涛，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61