CN106229541B - 一种N-C/Co3O4空心球状纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种N-C/Co3O4空心球状纳米材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种N‑C/Co3O4空心球纳米材料及其制备方法和应用,该制备方法,包括:1)通过常温合成MOFs法合成前驱体ZIF‑67;2)将紫色溶液静置、抽滤、干燥得到蓝紫色粉末;3)将蓝紫色粉末在N2保护气的存在下煅烧制得N‑C/Co空心球结构的中间体;然后再在空气中煅烧,氧化得到具有空心球结构的N‑C/Co3O4最终产物。通过该方法制得的N‑C/Co3O4空心球状的纳米材料通过检测具有优异的电化学特性,完全能够作为锂电池的电极材料使用,且具有良好的倍率性能。同时该制备方法步骤简单,原料易得。
Description
技术领域
本发明涉及N掺杂及空心球状纳米材料,具体地,涉及一种 N-C/Co3O4空心球状纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会能源短缺及人类对能源需求的日益增加,传统能源在储量、能源效率、环境污染及成本等方面的约束日益凸显。因此迫切需求一些高能量,高功率密度的储能材料来解决能源危机,锂离子电池作为储能器件应运而生。锂离子电池具有电压高,体积小,电容量大和无污染等优点。在锂离子电池中,商业化石墨类负极材料达到372 mAh/g的理论容量极限值,严重制约了动力电池的发展。所以寻找更高容量,经济安全的负极材料替代石墨材料已成为当前研究亟待解决的课题。Co3O4基材料具有较高的理论容量(890mAh/g)、低成本、优越的安全性能、易于制得等优点;在负极材料中作为高容量高倍率性能材料有很好的应用前景。
但是,Co3O4基材料具有在充放电过程导电性差,首次库伦效率低,材料结构不稳定,易粉粹和团聚。从而导致电池容量的迅速衰减等缺点。因此对Co3O4基材料进行结构和成分的调控,获得具有更高性能的Co3O4基材料是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的第1个目的是提供一种具有优异的电化学特性 N-C/Co3O4空心球状纳米材料。
本发明的第2个目的是上述材料的其制备方法。
本发明的第3个目的是上述材料的应用。
为了实现上述目的,本发明提供了一种N-C/Co3O4空心球状纳米材料,所述N-C/Co3O4空心球状纳米材料为空心球结构,晶粒尺寸为 500-600nm,球壁厚度为50-100nm,含有N、C和Co3O4,其中C: N:Co:O的摩尔比为23.01-26.08:1.5-5:18.54-20.26:45.32-48.67。
所述的N-C/Co3O4空心球状纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将Co源与配位剂加入甲醇溶液中在10-40℃温度中进行配位反应搅拌直至反应完全,得到蓝紫色均一溶液;Co源与配位剂的摩尔比为1:6-10;
2)将所得蓝紫色溶液在10-40℃温度中静置、抽滤、在60-90℃温度中真空干燥至恒重,得到蓝紫色粉末;
3)将所得蓝紫色粉末在惰性气体N2的存在下煅烧、冷却至室温,制得N-C/Co空心球结构的中间体纳米材料,煅烧温度为350-600℃,煅烧时间为2-4h,升温速率为1-5℃/min;
4)将中间体纳米材料再放到空气中煅烧,冷却至室温,氧化得到均一的N-C/Co3O4空心球结构的最终产物纳米材料,煅烧温度为 200-400℃,煅烧时间为2-4h,升温速率为1-5℃/min。
在步骤1)中,所述配位反应的温度为25℃;所述Co源和配位剂的摩尔用量比为1:8。
所述配位剂为2-甲基咪唑、环六亚甲基四胺和对二苯甲甲酸中的一种。
所述的Co源为七水合硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴和碳酸钴中的一种。
优选的配位剂为2-甲基咪唑;Co源为七水合硫酸钴。
所述的N-C/Co3O4空心球状纳米材料在可充锂离子电池中的应用。
通过上述技术方案,本发明首先通过在甲醇体系中将Co源与配位剂进行配位反应,然后将反应体系进行静置,抽滤,干燥得到蓝紫色粉末;最后将干燥后的蓝紫色粉末在惰性气氛的存在下进行煅烧,由此便可使得配合物分解的同时在惰性气体保护的存在下保留了N 和C,得到了中间产物N-C/Co,最后再在空气中煅烧,使中间体中的Co氧化,得到最终煅烧的产物为N-C/Co3O4的纳米材料。该复合纳米材料为空心球状,粒径为50-100nm,经过电化学测试得知该纳米材料具有优秀的电化学性能,能够作为锂电池的电极材料使用。
附图说明
图1是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的放大1.1万倍下的扫描电镜图;
图2是是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的放大6 万倍下的扫描电镜图;
图3是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1在低倍下的透射电镜图;
图4是检测例1中N-C/Co3O4空心球窝状纳米材料A1在高倍下的透射电镜图;
图5是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的X射线衍射光谱图;
图6是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的拉曼光谱图;
图7是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1通过Elemental Vario EL III对N元素分析检测图;
图8是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的各元素含量的X射线光电子能谱分析图;
图9是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的充放电循环曲线图;
图10是检测例1中N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1的倍率循环曲线图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。实施例中,2-甲基咪唑和硫酸钴为国药集团化学试剂有限公司的市售品。
实施例1
1)在25℃下,以甲醇作为溶剂,分别配置50mmol/L的CoSO4·7 H2O和400mmol/L的2-甲基咪唑溶液;然后再持续不断的搅拌下将 2-甲基咪唑均匀倒入硫酸钴溶液中,溶液立即变为蓝紫色,搅拌4h;
2)将上述蓝紫色溶液在25℃下静置10min,抽滤,洗涤,然后在60℃下干燥4h得到蓝紫色粉末;
3)将上述蓝紫色粉末在惰性气体N2的保护下500℃煅烧2h,冷却至室温,得到黑色粉末中间体N-C/Co空心球状纳米材料A,其中,煅烧过程中的升温降温速率为2℃/min;
4)将上述黑色粉末中间体A再放入空气中,在350℃条件下煅烧2h,冷却至室温,得到N-C/Co3O4空心球状纳米材料A1,其中,煅烧过程中的升温降温速率为2℃/min。
实施例1的检测结果如下:
(1)通过Hitachi S-4800对A1进行扫描电镜检测,结果见图1 和图2,由图1和图2可知,A1的形貌均一。
(2)通过FEI TECNAI-G2对A1进行透射电镜检测,结果见图3 和图4,由图3和图4可知,A1具有明显空心球结构。
(3)通过D8Advance X-ray power diffactometer对A1进行X射线衍射光谱检测,结果见图5,将图5与标准卡片对照可知,A1中含有面心立方结构的Co3O4。
(4)通过Jobin Yvon HR800对A1进行拉曼光谱检测,结果见图 6,由图6可知,在1369处有D带,在1583cm-1处有G带,证明有 C的存在。
(5)通过Elemental Vario EL III对A1进行元素分析检测,结果见图7,由图7可知含有N元素。
(6)通过X-ray photoelectron spectroscopy对元素含量进行分析检测,结果见图8,由图8可知C:N:Co:O的含量比为26.08:5: 20.26:48.67。
(7)通过Mikrouna Super(1220/750/900)手套箱(H2O<0.1ppm, O2<1ppm)对A1在电流密度为1A.g-1时经过150次循环充放电检测,结果见图9,由图9可知,充放电150次后A1的容量仍能够达到 1317mAh.g-1,说明该材料具有良好的循环稳定性。
(8)通过Mikrouna Super(1220/750/900)手套箱(H2O<0.1ppm, O2<1ppm)对A1进行充放电倍率循环检测,结果见图10,由图10 可知,A1在2A.g-1的条件下,容量仍能达到720mAh.g-1,说明该材料具有良好的倍率性能。
实施例2
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A2,所不同是是步骤1)中以甲醇作为溶剂,分别配置100mmol/L的 CoSO4·7H2O和800mmol/L的2-甲基咪唑溶液。
实施例3
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A3,所不同是是步骤1)中以甲醇作为溶剂,分别配置25mmol/L的 CoSO4·7H2O和200mmol/L的2-甲基咪唑溶液。
实施例4
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A4,所不同是是步骤2)中静置的时间为30min。
实施例5
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A5,所不同是是步骤2)中静置的时间为60min。
实施例6
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状状纳米材料 A6,所不同是是步骤3)中升温的速率为1℃/min。
实施例7
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A7,所不同是是步骤3)中升温的速率为5℃/min。
实施例8
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A8,所不同是是步骤3)中煅烧的时间为3h。
实施例9
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A9,所不同是是步骤3)中煅烧的时间为4h。
实施例10
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A10,所不同是是步骤3)中煅烧的温度为450℃。
实施例11
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A11,所不同是是步骤3)中煅烧的温度为550℃。
实施例12
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状状纳米材料 A12,所不同是是步骤4)中升温的速率为1℃/min。
实施例13
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状状纳米材料 A13,所不同是是步骤4)中升温的速率为5℃/min。
实施例14
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A14,所不同是是步骤4)中煅烧的时间为3h。
实施例15
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A15,所不同是是步骤4)中煅烧的时间为4h。
实施例16
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A16,所不同是是步骤4)中煅烧的温度为320℃。
实施例17
按照实施例1的方法进行制得N-C/Co3O4空心球状纳米材料A17,所不同是是步骤4)中煅烧的温度为380℃。
实施例18
按照实施例1的方法进行制得Co3O4空心球状纳米材料A18,所不同是步骤4)中煅烧的温度为600℃。
A1-A18的检测结果见下表
N-C/Co3O4空心球状纳米材料A2-A18也进行了上述检测,检测的结果如表格所示,经过电化学测试得知该纳米材料具有优秀的电化学性能:充放电150次后其容量仍能够达到1303mAh.g-1以上,循环稳定性良好;而且该纳米材料在2A.g-1的条件下,容量仍能达到702mAh.g-1以上,其倍率性能也良好;能够作为锂电池的电极使用。
Claims (4)
1.一种N-C/ Co3O4 空心球状纳米材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将Co源与配位剂加入甲醇溶液中在10-40℃温度中进行配位反应搅拌直至反应完全,得到蓝紫色均一溶液;Co源与配位剂的摩尔比为1:6-10;
2)将所得蓝紫色溶液在10-40℃温度中静置、抽滤、在60-90℃温度中真空干燥至恒重,得到蓝紫色粉末;
3)将所得蓝紫色粉末在惰性气体N2的存在下煅烧、冷却至室温,制得N-C/Co空心球结构的中间体纳米材料,煅烧温度为350-600℃,煅烧时间为2-4h,升温速率为1-5℃/min;
4)将中间体纳米材料再放到空气中煅烧、冷却至室温,氧化得到均一的N-C/Co3O4空心球结构的最终产物纳米材料,煅烧温度为200-400℃,煅烧时间为2-4h,升温速率为1-5℃/min;
其中,所述配位剂为2-甲基咪唑、环六亚甲基四胺和对二苯甲酸中的一种;Co源为七水合硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴和碳酸钴中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种N-C/Co3O4空心球状纳米材料的制备方法,其特征在于:在步骤1)中,所述配位反应的温度为25℃;所述Co源和配位剂的摩尔用量比为1: 8。
3.根据权利要求1中所述的一种N-C/Co3O4空心球状纳米材料的制备方法,其特征在于:所述配位剂为2-甲基咪唑;所述Co源为七水合硫酸钴。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法制备得到的N-C/Co3O4空心球状纳米材料在可充锂离子电池中的应用。
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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CN102145923A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-08-10 | 浙江大学 | 一种制备多孔片状Co3O4微球的方法 |
CN103480406A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-01 | 中国科学技术大学 | 一种氮掺杂石墨烯/氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合纸及其制备方法 |
CN104008889A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-08-27 | 西南大学 | 一种高性能超级电容器及其制备方法 |
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