一种金属有机框架纳米复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料领域，公开了一种金属有机框架纳米复合材料及其制备方法与应用，本发明专利技术通过在制备的聚吡咯纳米管表面化学修饰2‑氨基‑1,4‑对苯二甲酸分子，然后络合金属离子并与对苯二甲酸分子组装成金属有机框架晶体，从而得到本发明专利技术金属有机框架纳米复合材料。本发明专利技术金属有机框架纳米复合材料不仅具有重量轻、化学极性强、热力学稳定性好和耐腐蚀的优点，还表现出多孔特性，有高比表面积和孔隙率，能兼容充放电过程中活性硫中间产物的体积变化，保证锂硫电池的安全性；具有极强的极性，能有效吸附放电过程产生的可溶性多硫化物，抑制多硫化物穿梭到负极发生化学反应，避免造成活性物质的损失，从而提升电池的比容量和循环稳定性能。

A metal organic framework nanocomposite and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机框架纳米复合材料及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米材料领域，具体涉及一种金属有机框架纳米复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675mAhg-1和2600Whkg-1，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量(<150mAg-1)。并且硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂电池。然而，锂硫电池尚有亟待解决的问题，主要有：(1)单质硫的电子导电性和离子导电性差，硫材料在室温下的电导率极低(5.0×10-30Scm-1)，反应的最终产物Li2S2和Li2S也是电子绝缘体，不利于电池的高倍率性能；(2)锂硫电池的中间放电产物会溶解到有机电解液中，增加电解液的黏度，降低离子导电性。多硫离子能在正负极之间迁移，导致活性物质损失和电能的浪费，(Shuttle效应)。溶解的多硫化物会跨越隔膜扩散到负极，与负极反应，破坏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属有机框架纳米复合材料，其特征在于，包括：/n聚吡咯纳米管；/n与通过2-氨基-1,4-对苯二甲酸化学接枝有序生长在所述聚吡咯纳米管表面的金属有机框架结构材料；/n所述金属有机框架结构材料为正八面体结构的晶体，所述金属有机框架结构材料的中心为金属离子且交联配体为对苯二甲酸；/n所述金属有机框架纳米复合材料比表面积为820～900m

【技术特征摘要】
1.一种金属有机框架纳米复合材料，其特征在于，包括：
聚吡咯纳米管；
与通过2-氨基-1,4-对苯二甲酸化学接枝有序生长在所述聚吡咯纳米管表面的金属有机框架结构材料；
所述金属有机框架结构材料为正八面体结构的晶体，所述金属有机框架结构材料的中心为金属离子且交联配体为对苯二甲酸；
所述金属有机框架纳米复合材料比表面积为820～900m2g-1。


2.根据权利要求1所述的金属有机框架纳米复合材料，其特征在于，所述聚吡咯纳米管呈中空结构且壁厚为20～30nm，管外径为150～200nm。


3.根据权利要求1所述金属有机框架纳米复合材料，其特征在于，所述金属有机框架结构材料的粒径为50～60nm。


4.根据权利要求1所述金属有机框架纳米复合材料，其特征在于，所述金属离子选自为Zr4+、V4+、Ti4+、Cr4+、Fe3+、Al3+、Mn2+和Cu2+中的一种或几种。


5.一种金属有机框架纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备聚吡咯纳米管：将三氯化铁和甲基橙溶解于去离子水中，得混合溶液，然后加入吡咯单体，室温下反应24h，过滤出固体产物，洗涤，干燥得到聚吡咯纳米管；
2)制备溴丁基修饰的聚吡咯纳米管：将氢氧化钾、1,4-二溴丁烷和步骤1)制备得到的聚吡咯纳米管分散到N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃条件下搅拌反应24h，反应完成后过滤出固体产物，洗涤，在60℃条件下真空干燥12h，得到溴丁基修饰的聚吡咯纳米管；
3)制备2-氨基-1,4-对苯二甲酸化学接枝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32