CN107739023A - 一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途 - Google Patents
一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107739023A CN107739023A CN201710990105.XA CN201710990105A CN107739023A CN 107739023 A CN107739023 A CN 107739023A CN 201710990105 A CN201710990105 A CN 201710990105A CN 107739023 A CN107739023 A CN 107739023A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyhedron
- bimetallic oxide
- bimetallic
- preparation
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 22
- -1 zeolite imidazole ester Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- FGHSTPNOXKDLKU-UHFFFAOYSA-N nitric acid;hydrate Chemical compound O.O[N+]([O-])=O FGHSTPNOXKDLKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000013154 zeolitic imidazolate framework-8 Substances 0.000 claims description 2
- MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N zinc;2-methylimidazol-3-ide Chemical compound [Zn+2].CC1=NC=C[N-]1.CC1=NC=C[N-]1 MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 claims 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 2
- BCNBMSZKALBQEF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethylpyrrolidin-2-one Chemical compound CC1CCN(C)C1=O BCNBMSZKALBQEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(IV) oxide Inorganic materials O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 150000008614 2-methylimidazoles Chemical class 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000013153 zeolitic imidazolate framework Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(II) nitrate Inorganic materials [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 150000003851 azoles Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000013246 bimetallic metal–organic framework Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 150000004040 pyrrolidinones Chemical class 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
- C01B13/32—Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation or hydrolysis of elements or compounds in the liquid or solid state or in non-aqueous solution, e.g. sol-gel process
- C01B13/322—Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation or hydrolysis of elements or compounds in the liquid or solid state or in non-aqueous solution, e.g. sol-gel process of elements or compounds in the solid state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/04—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/04—Oxides; Hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途,该多面体双金属氧化物是以沸石咪唑酯骨架结构材料为原料,采用一种金属取代沸石咪唑酯骨架结构材料中的部分金属,然后通过加热氧化得到的多面体双金属氧化物。最后以多面体双金属氧化物材料作为活性物质,炭黑作为导电剂,聚四氟乙烯作为粘接剂,再加入溶剂N,N‑二甲基吡咯烷酮,制得混合液;将配制的混合液滴在镍片上,干燥,得到双金属氧化物电极。本发明的制备方法条件温和、工艺简单、操作可控;所制得的多面体双金属氧化物电极在浓度1mol/L的NaOH电解液中充放电电流密度分别为1A/g时,比电容分别高达510F/g,充放电3000次后,比电容衰减25%。
Description
技术领域
本发明涉及化学材料制备领域,尤其涉及的是一种多面体双金属氧化物及其制备方法。
背景技术
从原始社会到现代化社会,人类文明、科技等方面进步都离开诸多物质的支持,各个时期都有着最主要的物质基础,现在被认为是主导人类未来发展方向的主要基础物质与技术是能源、材料、信息和生物技术,而四者中能源被认作是最基本的物质基础。能源在人们的生存中是不可替代的物质,从生产到日常生活都会直接或间接地消耗能源,因此可以说只有能源充足才能推动人类社会、文明的发展进步。能源的基础作用,使其对世界经济的影响始终处于第一位。因此,作为一个发展中国家为了加快现代化的建设速度,必须将能源的发展作为经济发展的战略重点,确保能源产出速度、利用率可以跟得上我国发展需求。发展新能源、新材料是21世纪必须解决的重大课题[1]。
在种类诸多的金属氧化物里,RuO2具有导电性高、电位区间宽、寿命时间长、化学性质稳定等优点。这种金属氧化物的理论容量可以达到1358F g-1,因此它是一种电化学性能极为优秀的电极材料。鉴于其优异的性能,研究人员制备了各种各样的RuO2材料用于超级电容器的研究,但遗憾的是比较实用的RuO2块体材料因其比表面积较小、结晶度过大等原因无法用来制作超级电容器的电极材料。尽管以RuO2为电极材料制备的法拉第赝电容具有较高的比电容,但是其价格过于高昂、污染环境,而且只能在强酸性电解液中工作的特性,使其无法投入到工业中使用。研究人员为了降低RuO2电极材料的制作成本,将RuO2沉积在低成本的材料上合成复合材料,虽然这种方法在一定程度上降低了成本,但是依然无法满足工业化的需求。因此,更多的研究者将关注点转移到了过渡金属氧化物和氢氧化物上。过度金属氧化物在作为储能器件电极方面有着得天独厚的优势,因为他们既可以相互之间进行参杂获得双金属或多金属氧化物,又可以与其他材料结合制备出复合型电极材料,例如在后面会谈到的金属有机骨架。
双金属氧化物顾名思义是指在氧化物晶格中含有两种金属元素的单相氧化物或者氧化形成的含有两种金属元素的氧化产物,主要包括铁酸盐、钻酸盐和镍酸盐等。两种金属元素在的电化学过程中可能出现两者的协同效应(一种化学现象,又称增效作用,是指两种或两种以上的组分相加或调配在一起,所产生的作用大于各种组分单独应用时作用的总和)。而使得双金属氧化物的电化学性能一般会比其单金属氧化物的性能要好。通过空气中热解双金属的MOF材料,可以合成多孔状双金属氧化物。该方法合成的双金属氧化物,不仅存在大量的孔隙,而且结构稳定,作为锂电池或超级电容器负极材料可能具有比单金属氧化物更优良的性能,因而具有广泛的研究前景。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种多面体双金属氧化物,其是以沸石咪唑酯骨架结构材料为原料,采用一种金属取代沸石咪唑酯骨架结构材料中的部分金属,然后通过加热氧化得到的多面体双金属氧化物。
优选的,所述沸石咪唑酯骨架结构材料为ZIF-8或ZIF-67。
优选的,取代所采用的金属为过渡元素金属,如铁、钴、镍、铜、锌。
一种多面体双金属氧化物的制备方法,包括以下步骤:
(1)合成含有过度金属的沸石咪唑酯骨架结构材料
将Co(NO3)2·6H2O或Zn(NO3)2·6H2O和过渡金属的硝酸盐水合物溶于去离子水中,得到溶液A,将2-甲基咪唑和三乙胺溶于去离子水中,得到溶液B;将溶液A和溶液B分别搅拌均匀后混合,将混合溶液在室温下搅拌均匀后静置24h,然后离心;用去离子水离心清洗2-3次,置于温度为70-100℃烘箱中干燥12-24h,得到含有过度金属的沸石咪唑酯骨架结构材料;
(2)多面体双金属氧化物材料的制备
将步骤(1)得到的含有过渡金属的沸石咪唑酯骨架结构材料置于管式炉中氧化,然后在空气中氧化,得到多面体双金属氧化物。
优选的,所述步骤(1)中,(Co(NO3)2·6H2O+过渡金属的硝酸盐水合物):2-甲基咪唑:三乙胺的摩尔比为1:8:8。
优选的,所述步骤(2)中,将含有过渡金属的沸石咪唑酯骨架结构材料置于350℃管式炉中氧化3小时。
本发明的多面体双金属氧化物用于制作电极的用途,所述电极由以下方法制备得到:
采用多面体双金属氧化物作为活性物质,炭黑作为导电剂,聚四氟乙烯作为粘接剂,将活性物质、导电剂、粘结剂按质量比8:1:1的比例在玛瑙研钵中研磨均匀,再加入溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮,充分搅拌使其混合均匀;将配制的混合液滴在裁剪成1×3cm的镍片上,置于80-100℃的真空烘箱中干燥24小时,在10MPa左右压力下压1分钟,得到多面体双金属氧化物电极。
所述溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮的用量为:1毫克聚四氟乙烯加0.6-2ml N,N-二甲基吡咯烷酮。
所述多面体双金属氧化物电极用于制备超级电容器。
有益效果:本发明提供的多面体双金属氧化物,以ZIF材料为牺牲模版,采用过渡元素金属取代ZIF中的部分金属,通过简单的加热氧化就可以得到多面体双金属氧化物,氧化后不破坏ZIF的原有形貌。本发明的制备方法条件温和、工艺简单、操作可控;所制得的多面体双金属氧化物电极在浓度为1mol/L的NaOH电解液中充放电电流密度分别为1A/g时,比电容分别高达510F/g,充放电3000次后,比电容衰减25%。
附图说明
图1为本发明制备得到的多面体双金属氧化物的扫描电镜图;
图2a-图2c为本发明制备得到的多面体双金属氧化物的电化学性能;其中,图2a是电流-电位曲线,图2b是电位-时间曲线,图2c是电容-循环曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
实施例1
1、合成含Fe的zif-67
称取0.4774g Co(NO3)2·6H2O和0.331g Fe(NO3)2·6H2O溶于50ml去离子水中形成溶液A;称取1.622g 2-甲基咪唑和3ml三乙胺溶于50ml去离子水中形成溶液B;将溶液A和溶液B分别搅拌均匀后混合;其中,Co(NO3)2·6H2O+Fe(NO3)2·6H2O,2-甲基咪唑和三乙胺的摩尔比为1:8:8;将混合溶液在室温下搅拌均匀后静置24h,然后离心。用去离子水离心清洗2-3次,置于温度为70-100℃烘箱中干燥12-24h,得到含铁的zif-67粉末;
2、多面体双金属氧化物材料的制备
将得到的含铁的zif-67粉末置于350℃管式炉中氧化3小时,在空气中氧化,得到多面体双金属氧化物材料。多面体双金属氧化物材料的高分辨透射电镜照片如图1所示。从图中可以看出,双金属氧化物很好的继承了ZIF-67的形貌。
3、电极制备
分别称取多面体双金属氧化物材料16mg,炭黑2mg,聚四氟乙烯2mg,在玛瑙研钵中研磨均匀,再加入2ml的溶剂NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮),充分搅拌使混合均匀,将配制的混合液滴在裁剪成1×3cm的镍片上,将电极片置于80℃的真空烘箱中干燥24小时,在10MPa左右压力下压1分钟,得到多面体双金属氧化物电极。
如图2所示,所制得的多面体双金属氧化物电极在1mol/L的NaOH电解液中充放电电流密度分别为1A/g时,比电容分别高达510F/g,充放电3000次后,比电容衰减25%。
实施例2
1、合成含镍的zif-67
称取0.4774g Co(NO3)2·6H2O和0.238g Ni(NO3)2·6H2O溶于50ml去离子水中形成溶液A;称取1.622g 2-甲基咪唑和3ml三乙胺溶于50ml去离子水中形成溶液B;将溶液A和溶液B分别搅拌均匀后混合;其中,Co(NO3)2·6H2O+Ni(NO3)2·6H2O,2-甲基咪唑和三乙胺的摩尔比为1:8:8;将混合溶液在室温下搅拌均匀后静置24h,然后离心。用去离子水离心清洗2-3次,置于温度为70-100℃烘箱中干燥12-24h,得到含铁的zif-67粉末;
2、多面体双金属氧化物材料的制备
将制得的含Ni的zif-67粉末置于350℃管式炉中氧化3小时,在空气中氧化,得到多面体双金属氧化物材料。
3、电极制备
分别称取多面体双金属氧化物材料16mg,炭黑2mg,聚四氟乙烯2mg,在玛瑙研钵中研磨均匀,再加入2ml的溶剂NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮),充分搅拌使混合均匀,将配制的混合液滴在裁剪成1×3cm的镍片上,将电极片置于80℃的真空烘箱中干燥24小时,在10MPa左右压力下压1分钟,得到多面体双金属氧化物电极。
实施例3
1、合成含铁的zif-8
称取0.488g Zn(NO3)2·6H2O和0.331g Fe(NO3)2·6H2O溶于50ml去离子水中形成溶液A;称取1.622g 2-甲基咪唑和3ml三乙胺溶于50ml去离子水中形成溶液B;将溶液A和溶液B分别搅拌均匀后混合;其中,Zn(NO3)2·6H2O+Fe(NO3)2·6H2O,2-甲基咪唑和三乙胺的摩尔比为1:8:8;将混合溶液在室温下搅拌均匀后静置24h,然后离心。用去离子水离心清洗2-3次,置于温度为70-100℃烘箱中干燥12-24h,得到含铁的zif-8粉末。
2、多面体双金属氧化物材料的制备
将制得的含Fe的zif-8粉末置于350℃管式炉中氧化3小时,在空气中氧化,得到多面体双金属氧化物材料。
3、电极制备
分别称取多面体双金属氧化物材料16mg,炭黑2mg,聚四氟乙烯2mg,在玛瑙研钵中研磨均匀,再加入2ml的溶剂NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮),充分搅拌使混合均匀,将配制的混合液滴在裁剪成1×3cm的镍片上,将电极片置于80℃的真空烘箱中干燥24小时,在10MPa左右压力下压1分钟,得到多面体双金属氧化物电极。
实施例4
1、合成含镍的zif-8
称取0.488g Zn(NO3)2·6H2O和0.238g Ni(NO3)2·6H2O溶于50ml去离子水中形成溶液A;称取1.622g 2-甲基咪唑和3ml三乙胺溶于50ml去离子水中形成溶液B;将溶液A和溶液B分别搅拌均匀后混合;其中,Zn(NO3)2·6H2O+Ni(NO3)2·6H2O,2-甲基咪唑和三乙胺的摩尔比为1:8:8;将混合溶液在室温下搅拌均匀后静置24h,然后离心。用去离子水离心清洗2-3次,置于温度为70-100℃烘箱中干燥12-24h,得到含铁的zif-8粉末。
2、多面体双金属氧化物材料的制备
将制得的含Ni的zif-8粉末置于350℃管式炉中氧化3小时,在空气中氧化,得到多面体双金属氧化物材料。
3、电极制备
分别称取多面体双金属氧化物材料16mg,炭黑2mg,聚四氟乙烯2mg,在玛瑙研钵中研磨均匀,再加入2ml的溶剂NMP(N,N-二甲基吡咯烷酮),充分搅拌使混合均匀,将配制的混合液滴在裁剪成1×3cm的镍片上,将电极片置于80℃的真空烘箱中干燥24小时,在10MPa左右压力下压1分钟,得到多面体双金属氧化物电极。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种多面体双金属氧化物,其特征在于:其是以沸石咪唑酯骨架结构材料为原料,采用一种金属取代沸石咪唑酯骨架结构材料中的部分金属,然后通过加热氧化得到的多面体双金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的多面体双金属氧化物,其特征在于:所述沸石咪唑酯骨架结构材料为ZIF-8或ZIF-67。
3.根据权利要求1所述的多面体双金属氧化物,其特征在于:取代所采用的金属为过渡金属元素。
4.一种权利要求1所述的多面体双金属氧化物的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)合成含有过渡金属的沸石咪唑酯骨架结构材料
将Co(NO3)2·6H2O或Zn(NO3)2·6H2O和过渡金属的硝酸盐水合物溶于去离子水中,得到溶液A,将2-甲基咪唑和三乙胺溶于去离子水中,得到溶液B;将溶液A和溶液B分别搅拌均匀后混合,将混合溶液在室温下搅拌均匀后静置24h,然后离心;用去离子水离心清洗2-3次,置于温度为70-100℃的烘箱中干燥12-24h,得到含有过度金属的沸石咪唑酯骨架结构材料;
(2)多面体双金属氧化物材料的制备
将步骤(1)得到的含有过渡金属的沸石咪唑酯骨架结构材料置于管式炉中氧化,然后在空气中氧化,得到多面体双金属氧化物。
5.根据权利要求4所述的多面体双金属氧化物的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,(Co(NO3)2·6H2O+过渡金属的硝酸盐水合物):2-甲基咪唑:三乙胺的摩尔比为1:8:8。
6.根据权利要求4所述的多面体双金属氧化物的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,将含有过渡金属的沸石咪唑酯骨架结构材料置于350℃管式炉中氧化3小时。
7.权利要求1所述的多面体双金属氧化物用于制作电极的用途。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征在于:所述电极由以下方法制备得到:
采用多面体双金属氧化物作为活性物质,炭黑作为导电剂,聚四氟乙烯作为粘接剂,将活性物质、导电剂、粘结剂按质量比8:1:1的比例在玛瑙研钵中研磨均匀,再加入溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮,充分搅拌使其混合均匀;将配制的混合液滴在裁剪成1×3cm的镍片上,置于80-100℃的真空烘箱中干燥24小时,在10MPa左右压力下压1分钟,得到多面体双金属氧化物电极。
9.根据权利要求8所述的用途,其特征在于:所述溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮的用量为:1毫克聚四氟乙烯加0.6-2ml N,N-二甲基吡咯烷酮。
10.根据权利要求7-9任一所述的用途,其特征在于:所述多面体双金属氧化物电极用于制备超级电容器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710990105.XA CN107739023A (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710990105.XA CN107739023A (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107739023A true CN107739023A (zh) | 2018-02-27 |
Family
ID=61237926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710990105.XA Pending CN107739023A (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107739023A (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108806998A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-13 | 江苏大学 | 溶剂热法合成基于ZIF-8的三元复合ZnO/ZnCo2O4/NiO的方法及其应用 |
CN108831756A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-16 | 桂林电子科技大学 | 一种基于zif-8掺杂镍、钴的多孔碳复合材料及其制备方法和应用 |
CN109243863A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 宿州学院 | 一种ZIF衍生的CoMoO4的电极的制备方法 |
CN109911944A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-21 | 盱眙新远光学科技有限公司 | 一种多面体MnCo2O4.5复合氧化物材料的制备方法 |
CN110247041A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 浙江大学 | 一种ZnNiO/C复合纳米材料及其制备方法 |
CN110330661A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-15 | 武汉工程大学 | 梯度铜钴双金属有机框架材料的制备方法 |
CN110697795A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-17 | 电子科技大学 | 一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用 |
CN112002911A (zh) * | 2019-05-27 | 2020-11-27 | 南京工业大学 | 一种燃料电池用非贵金属催化剂的合成方法 |
CN112058312A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-11 | 西华大学 | 一种铁锌双金属ZIFs和碳纳米管复合物及其制备方法 |
CN113801538A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-17 | 中山大学 | 一种金属有机骨架/环氧涂料及其制备方法和应用 |
CN114539542A (zh) * | 2020-11-26 | 2022-05-27 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种肿瘤微波热-动力治疗的金属有机骨架材料及其制备方法和应用 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104659358A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-27 | 南京工业大学 | 一种钴酸镍纳米中空多面体的制备方法 |
CN105884576A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种CuZn 双金属有机骨架材料为前驱体的铜基催化剂及其制备方法和应用 |
CN106229492A (zh) * | 2016-09-22 | 2016-12-14 | 北京工业大学 | 一种基于zif‑8沸石咪唑酯骨架多孔碳纳米材料的铅碳电池负极的制备方法 |
CN106732613A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 中国石油大学(华东) | 一种新型纳米碳材料的制备方法及其电催化制氢应用 |
CN106847529A (zh) * | 2017-01-21 | 2017-06-13 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 复合电极材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-10-23 CN CN201710990105.XA patent/CN107739023A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104659358A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-27 | 南京工业大学 | 一种钴酸镍纳米中空多面体的制备方法 |
CN105884576A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种CuZn 双金属有机骨架材料为前驱体的铜基催化剂及其制备方法和应用 |
CN106229492A (zh) * | 2016-09-22 | 2016-12-14 | 北京工业大学 | 一种基于zif‑8沸石咪唑酯骨架多孔碳纳米材料的铅碳电池负极的制备方法 |
CN106732613A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 中国石油大学(华东) | 一种新型纳米碳材料的制备方法及其电催化制氢应用 |
CN106847529A (zh) * | 2017-01-21 | 2017-06-13 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 复合电极材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
卢慧宫等: "铁掺杂沸石咪唑酯基金属有机框架材料ZIF-8及其热处理产物对洛克沙胂的吸附研究", 《山东化工》 * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108831756A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-16 | 桂林电子科技大学 | 一种基于zif-8掺杂镍、钴的多孔碳复合材料及其制备方法和应用 |
CN108806998A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-13 | 江苏大学 | 溶剂热法合成基于ZIF-8的三元复合ZnO/ZnCo2O4/NiO的方法及其应用 |
CN108806998B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-06-26 | 江苏大学 | 溶剂热法合成基于ZIF-8的三元复合ZnO/ZnCo2O4/NiO的方法及其应用 |
CN109243863A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 宿州学院 | 一种ZIF衍生的CoMoO4的电极的制备方法 |
CN109911944A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-21 | 盱眙新远光学科技有限公司 | 一种多面体MnCo2O4.5复合氧化物材料的制备方法 |
CN112002911A (zh) * | 2019-05-27 | 2020-11-27 | 南京工业大学 | 一种燃料电池用非贵金属催化剂的合成方法 |
CN110247041B (zh) * | 2019-06-26 | 2021-07-23 | 浙江大学 | 一种ZnNiO/C复合纳米材料及其制备方法 |
CN110247041A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 浙江大学 | 一种ZnNiO/C复合纳米材料及其制备方法 |
CN110330661A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-15 | 武汉工程大学 | 梯度铜钴双金属有机框架材料的制备方法 |
CN110697795A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-17 | 电子科技大学 | 一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用 |
CN110697795B (zh) * | 2019-11-19 | 2021-11-30 | 电子科技大学 | 一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用 |
CN112058312A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-11 | 西华大学 | 一种铁锌双金属ZIFs和碳纳米管复合物及其制备方法 |
CN114539542A (zh) * | 2020-11-26 | 2022-05-27 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种肿瘤微波热-动力治疗的金属有机骨架材料及其制备方法和应用 |
CN114539542B (zh) * | 2020-11-26 | 2023-06-30 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种肿瘤微波热-动力治疗的金属有机骨架材料及其制备方法和应用 |
CN113801538A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-17 | 中山大学 | 一种金属有机骨架/环氧涂料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107739023A (zh) | 一种多面体双金属氧化物及其制备方法和用途 | |
Gao et al. | Solvothermal synthesis of α-PbO from lead dioxide and its electrochemical performance as a positive electrode material | |
CN108520945A (zh) | 纳米管阵列/碳布复合材料、柔性电极、锂离子电池及其制备方法 | |
CN108767216A (zh) | 具有变斜率全浓度梯度的锂离子电池正极材料及其合成方法 | |
CN110980673B (zh) | 一种金属磷化物及其制备方法和在超级电容器中的应用 | |
CN109167050A (zh) | 低成本高容量551530型三元正极材料的生产方法 | |
CN105140494B (zh) | 一种Fe3O4/Fe/C纳米复合电池电极材料的仿生合成方法 | |
CN106611847B (zh) | 一种掺钛的纳米氧化钨负极材料的制备方法 | |
CN108435157B (zh) | 一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料 | |
CN105958084A (zh) | 一种金属空气电池阴极材料及其一步合成的方法 | |
CN110655120B (zh) | 介孔球状钴酸镍纳米材料的制备方法 | |
CN106887572A (zh) | 一种锑‑碳复合材料及其制备方法和应用 | |
CN106848256B (zh) | 一种镍铁电池用核双壳结构负极纳米材料及其制备方法和应用 | |
CN101307461B (zh) | 固体氧化物电解池ysz-lsm氧电极粉体的制备方法 | |
CN105869907A (zh) | 一种碳氮共掺杂NiFe2O4/Ni纳米立方结构复合材料的制备方法 | |
CN114664569A (zh) | 硼掺杂钴镍柔性电极材料及其制备方法 | |
CN101884930A (zh) | 钙钛矿型LaxCa1-xCoO3/Ag复合粉体氧还原催化剂及制备方法 | |
CN107946564A (zh) | 富钠锰基Na4Mn2O5/Na0.7MnO2复合材料及其制备方法和应用 | |
CN107275627A (zh) | Mn掺杂CuS中空多孔分级纳米球电极材料及其制备方法和应用 | |
CN114438516A (zh) | 一种多孔镍铁基双金属有机骨架电催化剂的制备方式及在水氧化反应中的应用 | |
CN106683896A (zh) | 一种核壳结构钼酸镍/二氧化锰复合材料的制备方法及其应用 | |
CN106450235B (zh) | 一种自组装纳米片状多孔结构四氧化三钴-氧化锌复合材料的制备方法及其应用 | |
CN106784775B (zh) | 空心纳米笼结构的Cu2O-CuO-TiO2复合材料的制备方法 | |
CN111285408A (zh) | 一种制备锂离子动力电池氧化铁负极材料的方法 | |
CN104409220B (zh) | 二氧化锰纳米线材料的制备及其作为超级电容器电极材料的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180227 |