一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料的制备方法，先制得ZIF‑8晶体；再得到ZIF‑8@DNi‑ZIF67晶体，即MOFs前驱体；再将MOFs前驱体在惰性气氛下进行高温煅烧，而后自然冷却到室温；对冷却得到的物质进行酸洗处理，而后多次水洗至中性，最后进行干燥即可。该制备方法利用金属有机框架化合物前驱体的优势，仅通过前驱体的制备、煅烧、酸洗三步便得到目标产物，制得的材料产率高、稳定性好、重复性强，并且符合绿色化学要求，制作周期短，对设备要求低，有极大的应用潜力。采用前述方法制备得到的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料，提高了材料的亲锂性，并缩短了锂离子和电子扩散距离，缓冲循环过程中的体积变化，进而有效地提高了材料电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于锂离子电池电极材料
，涉及一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料及其制备方法和应用，该氮掺杂复合材料含有单原子CoNx和NiNx活性位点，具有显著提升锂离子电池的循环性能和倍率性能的特点。
技术介绍
电化学能源存储在可充放电电子设备中具有广泛应用，锂离子电池具有高能量密度、轻质量、小体积和寿命长等特点，已成为当前的主流技术，同时高比能量的锂离子电池从电子终端设备走向电动汽车领域势在必行，并将在间歇式的可再生新型能源(如风能、太阳能等)存储中发挥重要的作用，随之而来的是对锂离子电池各方面性能的更高要求。而负极材料的性能提升能够显著提高锂离子电池的容量以及倍率和循环性能。目前商品化的锂离子电池负极材料为石墨，因受限于低的理论比容量(375mAh/g)和大电流放电时易产生锂枝晶而引起的安全问题，难于满足市场对高比能量、高安全性的锂离子电池发展需求。通过在碳基材料中引入杂原子掺杂，如N、B、S、P、O等，可以通过提供更多的活性位点和调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：/n步骤一：将金属硝酸盐水合物溶解于甲醇中配制成溶液A、二甲基咪唑溶解于甲醇中配制成溶液B，将溶液A倒入溶液B中并在室温下搅拌反应，再将反应得到的产物进行离心分离，并用甲醇进行多次洗涤，随后进行干燥，得到ZIF-8晶体；/n该步骤中，金属硝酸盐的浓度为0.02-0.10M，金属硝酸盐和二甲基咪唑的摩尔比例为1:4-1:8；搅拌反应时间为4-24h；离心分离的转速为8000-10000rpm；干燥温度为60-80℃；/n步骤二：将步骤一得到的ZIF-8晶体溶解于甲醇中配制成溶液C、钴硝酸盐水合物和丁二酮肟镍...

【技术特征摘要】
1.一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：将金属硝酸盐水合物溶解于甲醇中配制成溶液A、二甲基咪唑溶解于甲醇中配制成溶液B，将溶液A倒入溶液B中并在室温下搅拌反应，再将反应得到的产物进行离心分离，并用甲醇进行多次洗涤，随后进行干燥，得到ZIF-8晶体；
该步骤中，金属硝酸盐的浓度为0.02-0.10M，金属硝酸盐和二甲基咪唑的摩尔比例为1:4-1:8；搅拌反应时间为4-24h；离心分离的转速为8000-10000rpm；干燥温度为60-80℃；
步骤二：将步骤一得到的ZIF-8晶体溶解于甲醇中配制成溶液C、钴硝酸盐水合物和丁二酮肟镍溶解于甲醇中配制成溶液D、二甲基咪唑溶解于甲醇中配制成溶液E，将溶液D迅速倒入溶液C中混合后一起加入到溶液E中并在室温下搅拌反应，再将反应得到的产物进行离心分离，并用甲醇进行多次洗涤，随后进行干燥，得到ZIF-8@DNi-ZIF67晶体，即MOFs前驱体；
该步骤中，钴硝酸盐的浓度为0.02-0.10M，钴硝酸盐和镍源的摩尔比例为10:1-8:1，钴硝酸盐和二甲基咪唑的摩尔比例为1:4-1:8；搅拌反应时间为4-24...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，于海峰，许艳杰，冯婷，雷建飞，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41