[发明专利]二维碳化物晶体基Zif-67衍生氧化钴材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及二维碳化物晶体基Zif‑67衍生氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：分别制备硝酸钴甲醇溶液和2‑甲基咪唑甲醇溶液；将2‑甲基咪唑甲醇溶液加入硝酸钴甲醇溶液中，搅拌均匀后将混合溶液装入容器中，容器密封后混合溶液进行陈化处理；将陈化处理后的混合溶液固液分离得到沉淀，将沉淀用甲醇洗涤后经过干燥、氮气氛围煅烧、空气氛围煅烧得到Co₃O₄；将得到的Co₃O₄加入到含有二维碳化物晶体的溶液中，超声分散均匀，冻干后得到所述二维碳化物晶体基Zif‑67衍生氧化钴材料。与现有技术相比，本发明具有工艺简单，条件温和，成本低廉等优点，可作为锂离子电池负极材料，具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于材料科学和电化学技术领域，尤其是涉及一种二维碳化物晶体基Zif-67衍生氧化钴材料的制备方法。

背景技术

随着汽车行业的发展和进步，人类的持续发展问题面临着巨大挑战。不可再生的燃料的燃烧会释放出各种废气，导致各种问题的出现。因此，寻求可再生和可持续资源储能设备显得尤为重要。其中可充放电池经济、环保、功率大、寿命长，相比于不可再生能源，可充放电池实现了能源的持续利用。尤其是锂离子电池由于能量密度高，没有记忆效应，维护费用低、自放电低自放电效应小等优势，是目前最有发展前途的电化学储能电池技术之一。而成为了最重要的可充放电池之一。

锂离子电池由正负极材料、电解质、隔膜等四个最重要的部分组成。锂离子电池负极材料均是一些地球储量少的过渡态金属基无机材料(如钴、镍、锰等)，这类材料负极材料原料贵、导电性差、容量低是锂离子电池发展的主要瓶颈之一。沸石咪唑酯骨架(ZIF)作为金属有机框架(MOFs)中的一员，因具有极大的比表面积、丰富的微孔结构以及众多的氧化还原反应位点，被认为是在电化学储能领域具有极大潜力的材料.但ZIF面临最大的问题是较低的电导率和离子传输效率.目前研究最多的是将ZIF作为模板，通过高温碳化处理得到金属氧化物或多孔碳材料，并将其热转化为Co₃O₄纳米结构，显示出超高的高比容量。但是，高温处理很有可能导致材料本身的多孔结构被破坏，且成本增加。然而，新兴的高容量氧化物和硫化物电极的循环稳定性仍然是一个问题，锂化过程伴随着大量的体积变化，导致薄膜开裂，电完整性恶化，容量逐渐衰减，寿命缩短。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的锂离子电池容量衰减快、寿命短的缺陷而提供一种二维碳化物晶体基Zif-67衍生氧化钴材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种二维碳化物晶体基Zif-67衍生氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：

将硝酸钴加入到甲醇中搅拌均匀获得硝酸钴甲醇溶液；

将2-甲基咪唑加入甲醇中搅拌均匀获得2-甲基咪唑甲醇溶液；

将2-甲基咪唑甲醇溶液加入硝酸钴甲醇溶液中，搅拌均匀后将混合溶液装入容器中，容器密封后混合溶液进行陈化处理；

将陈化处理后的混合溶液固液分离得到沉淀，将沉淀用甲醇洗涤后经过干燥、氮气氛围煅烧、空气氛围煅烧得到Co₃O₄；

将得到的Co₃O₄加入到含有二维碳化物晶体的溶液中，超声分散均匀，冻干后得到所述二维碳化物晶体基Zif-67衍生氧化钴材料。

所述硝酸钴和2-甲基咪唑的质量比为1:0.6～1.0，优选为0.71。

所述硝酸钴甲醇溶液中溶质的浓度为8～10mg/ml；所述2-甲基咪唑甲醇溶液中溶质的浓度为0.005～0.0150g/ml，优选为0.009g/ml。

所述陈化处理的时间为40～60小时，优选为48小时。