【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池负极材料合成与制备，尤其是涉及一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着便携式电子设备、电动汽车等领域的迅猛发展，对锂离子电池性能的要求日益提高。负极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其性能优劣直接影响电池的能量密度、充放电效率、循环寿命等重要指标。传统的石墨负极材料理论比容量相对较低(理论比容量约为372mah/g)，难以满足高性能锂离子电池的需求。因此，开发新型高容量、长循环寿命、良好倍率性能的负极材料成为当前研究热点。
2、现有技术中，氮碳多孔材料，因具有独特的多孔结构、高导电性、良好的化学稳定性，在锂离子电池应用中展现出巨大潜力。沸石咪唑酯骨架结构(zifs)材料具有高度有序的晶体结构、丰富的孔隙结构和可调节的金属中心，是制备氮掺杂多孔碳的理想前驱体。通过引入双金属中心到zifs结构中，能够进一步调控材料的电子结构、孔隙特性等，从而优化其作为锂离子电池负极材料的性能表现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法及其应用，制备的负极材料兼具高比容量、优异循环稳定性和良好倍率性能，在锂离子电池领域展现出良好的应用前景。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、按摩尔比，将六水硝酸锌、六水硝酸钴和有机配体溶解在dmf溶液中，搅拌均匀得到反应液，采用溶剂热合成法生成固体产物
4、s2、在惰性气氛下，将s1得到的双金属沸石咪唑酯框架粉末材料进行热解碳化处理，冷却生成块状产物，经稀盐酸溶液浸泡、过滤、水洗至中性，干燥得到氮碳多孔材料。
5、优选的，s1中，所述六水硝酸锌和所述六水硝酸钴的摩尔比为1～9:1～9，摩尔比具体为9:1、3:1、1:1、1:3、1:9中的一种。
6、优选的，s1中，所述有机配体为咪唑和苯并咪唑，其摩尔比为13.5:1.5。
7、优选的，s1中，所述溶剂热合成法具体为：
8、将反应液置于内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，并移入干燥箱中，采用温度为110-130℃，反应时间为24-96h，反应釜随干燥箱冷却至室温后，倒掉上层溶剂，洗涤，干燥得到固体产物。
9、优选的，s2中，所述热解碳化处理具体为：
10、将双金属沸石咪唑酯框架材料置于带盖石英瓷舟中，转移到惰性气氛保护的管式炉中，以2-5℃/min的升温速率升温至600-900℃，并在该温度下保温2-4h,自然冷却至室温，得到固体产物。
11、优选的，s2中，所述稀盐酸溶液浸泡处理时间为3～16h。
12、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种氮碳多孔材料在锂离子电池负极材料中的应用。
13、优选的，制备方法如下：
14、按一定比例，将氮碳多孔材料、导电剂和粘结剂混合均匀，然后加入n-甲基吡咯烷酮溶剂制成浆料，将浆料均匀涂覆在铜箔集流体上，经干燥、冲切，得到锂离子电池负极材料。
15、优选的，所述导电剂采用乙炔黑，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯，所述氮碳多孔材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为8:1:1或7:2:1。
16、优选的，所述浆料采用球磨法制成，浆料的涂覆厚度为200～400μm。
17、因此，本专利技术采用上述一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法及其应用，有益效果如下：
18、(1)本专利技术制备的氮碳多孔材料，通过双金属沸石咪唑酯骨架为前驱体，利用双金属协同作用有效调控材料的孔隙结构和电子结构，制备的氮掺杂多孔碳具有丰富且均匀分布的多级孔结构。
19、(2)本专利技术制备的负极材料具有高比容量，通过掺杂氮原子，赋予材料额外的赝电容效应，显著提升材料的比容量，相较于传统石墨负极材料，比容量有大幅提高，可达750mah/g。
20、(3)本专利技术制备的氮碳多孔负极材料具有良好的倍率性能及优异的循环稳定性，其丰富且均匀分布的多级孔结构，有利于锂离子的快速传输与存储，在多次充放电循环后仍能保持较高的容量保持率，经过100次循环后，容量保持率可达98.7％，在锂离子电池领域展现出良好的应用前景。
21、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述六水硝酸锌和所述六水硝酸钴的摩尔比为1～9:1～9。
3.根据权利要求1所述的一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述有机配体为咪唑和苯并咪唑，咪唑和苯并咪唑的摩尔比为13.5:1.5。
4.根据权利要求1所述的一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述溶剂热合成法具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法及其应用，其特征在于，S2中，所述热解碳化处理具体为：
6.根据权利要求1所述的一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，S2中，所述稀盐酸溶液浸泡处理时间为3～16h。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法制备得到的氮碳多孔材料在锂离子电池负极材料中的应用。
8.
9.根据权利要求8所述的一种氮碳多孔材料在锂离子电池负极材料的应用，其特征在于，所述导电剂采用乙炔黑，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯，所述氮碳多孔材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为8:1:1或7:2:1。
10.根据权利要求8所述的一种基于双金属ZIFs的氮碳多孔材料的制备方法及其应用，其特征在于：所述浆料采用球磨法制成，浆料的涂覆厚度为200～400μm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，s1中，所述六水硝酸锌和所述六水硝酸钴的摩尔比为1～9:1～9。
3.根据权利要求1所述的一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，s1中，所述有机配体为咪唑和苯并咪唑，咪唑和苯并咪唑的摩尔比为13.5:1.5。
4.根据权利要求1所述的一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法，其特征在于，s1中，所述溶剂热合成法具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于双金属zifs的氮碳多孔材料的制备方法及其应用，其特征在于，s2中，所述热解碳化处理具体为：
6.根据权利要求1所述的一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张加艳，郑金帅，张艳飞，单志涛，沈阳，刘树江，郑秋菊，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。