[发明专利]一种CuCo-BDC超薄纳米片及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种CuCo‑BDC超薄纳米片及其制备方法和用途，所述制备方法包括以下步骤：将二水合氯化铜、六水合氯化钴、对苯二甲酸超声溶于N,N‑二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水的混合溶液；将上述步骤所得溶液进行搅拌，在搅拌状态下加入三乙胺，随后置于超声机内超声，然后进行离心，将离心后所得产物用乙醇清洗数次，烘干后得到Cu/Co‑BDC粉末，即为所述CuCo‑BDC超薄纳米片。本发明通过调控金属元素的比例来获得最优性能的Cu/Co‑BDC超薄纳米片，然后直接用作锂离子电池负极材料。Cu²⁺离子的掺杂提高材料的放电平均电位，并且与Co²⁺形成双金属有机框架，通过双金属离子的协调作用进一步改善材料的电化学储锂性能。

技术领域

本发明涉及纳米功能材料制备技术领域，具体涉及一种CuCo-BDC超薄纳米片及其制备方法和用途。

背景技术

金属有机框架(MOFs)由金属离子和有机配体组成，具有种类与结构多样性、比表面积大、孔道结构可调等优势，兼具主体金属离子和客体有机配体特有功能，在能量转换和存储中展现出独特的优势与应用前景。比如MOFs可以通过保持金属离子不变，引入不同碳链长度的配体来实现孔隙率的可控；也可以通过保持有机配体不变，调控金属离子，可获得结构相似或完全不同的MOFs。作为电极材料，大的比表面积，可控的孔道结构对存储活性物质，提高电荷传输动力学，缓解体积膨胀至关重要，因此二维MOFs是制备电极材料的不二之选。目前合成二维MOFs超薄纳米片方法中，普遍使用的溶剂热方法操作复杂，耗时长，成本高产量低，有毒有害。因此迫切需要一种环境友好，操作简单且可大量制备MOFs的生产方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CuCo-BDC超薄纳米片及其制备方法和用途，其制备得到的CuCo-BDC超薄纳米片有效缩短了锂离子的扩散距离，同时暴露出更多的活性位点，从而能够显著改善锂离子存储性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种CuCo-BDC超薄纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二水合氯化铜、六水合氯化钴、对苯二甲酸超声溶于N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水的混合溶液；

(2)将步骤(1)所得溶液进行搅拌，在搅拌状态下加入三乙胺，随后置于超声机内超声，然后进行离心，将离心后所得产物用乙醇清洗数次，烘干后得到Cu/Co-BDC粉末，即为所述CuCo-BDC超薄纳米片。

优选地，所述步骤(1)中N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水的体积比为16：1：1。

优选地，所述步骤(1)中，二水合氯化铜浓度为0.001～0.005mmol/L，六水合氯化钴浓度为0.009～0.045mmol/L，对苯二甲酸浓度为20～25mmol/L。

优选地，所述步骤(1)中，二水合氯化铜浓度为0.006mmol/L，六水合氯化钴浓度为0.014mmol/L，对苯二甲酸浓度为20.83mmol/L。

优选地，所述步骤(2)中的三乙胺滴加速率40～100ml/h，搅拌时间为5～10min，超声反应时间为8小时。

优选地，所述步骤(2)中乙醇洗涤次数为3～5次，离心转速为2000～3000r/min，离心时间为3～5min，烘箱温度为50～100℃。

一种CuCo-BDC超薄纳米片，采用上述方法制备而成。

一种CuCo-BDC超薄纳米片的用途，将所述CuCo-BDC超薄纳米片应用于制备锂离子电池负极材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：