CN111180725A - 利用mof诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法 - Google Patents
利用mof诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111180725A CN111180725A CN202010073067.3A CN202010073067A CN111180725A CN 111180725 A CN111180725 A CN 111180725A CN 202010073067 A CN202010073067 A CN 202010073067A CN 111180725 A CN111180725 A CN 111180725A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- selenide
- mof
- metal
- aluminum
- preparing
- 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
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 title description 29
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 23
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 20
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 12
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 229940091258 selenium supplement Drugs 0.000 claims description 12
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 7
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1H-imidazole Chemical group CN1C=CN=C1 MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JPJALAQPGMAKDF-UHFFFAOYSA-N selenium dioxide Chemical compound O=[Se]=O JPJALAQPGMAKDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical group [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 3
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PMYDPQQPEAYXKD-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxy-n-naphthalen-2-ylnaphthalene-2-carboxamide Chemical compound C1=CC=CC2=CC(NC(=O)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3O)=CC=C21 PMYDPQQPEAYXKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical group [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- QVYIMIJFGKEJDW-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) selenide Chemical group [Se]=[Co] QVYIMIJFGKEJDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- WALCGGIJOOWJIN-UHFFFAOYSA-N iron(ii) selenide Chemical compound [Se]=[Fe] WALCGGIJOOWJIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920006289 polycarbonate film Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- IRPLSAGFWHCJIQ-UHFFFAOYSA-N selanylidenecopper Chemical compound [Se]=[Cu] IRPLSAGFWHCJIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QHASIAZYSXZCGO-UHFFFAOYSA-N selanylidenenickel Chemical compound [Se]=[Ni] QHASIAZYSXZCGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960001881 sodium selenate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000018716 sodium selenate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011655 sodium selenate Substances 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
- C01B19/007—Tellurides or selenides of metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- 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
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- 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)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，包括以下步骤：（a）将金属硝酸盐溶解到溶剂中得到溶液A；将咪唑类有机物溶解到溶剂中得到溶液B；之后将溶液A与溶液B混合均匀，并静置，再经离心、洗涤、干燥后得到前驱体；（b）将前驱体和硒源混合均匀，然后进行煅烧，得到金属硒化物活性材料；（c）将金属硒化物活性材料作为正极，并组装成铝二次电池。本发明的多种纳米笼状结构稳定性好，避免了金属单质、硒和硒化物的溶解，增加了铝离子和聚铝阴离子的嵌入和脱出，进而在铝电池正极材料中表现出优异的能量密度，为铝电池的商业化之路奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及铝电池正极材料制备技术领域，具体地说是一种利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法。
背景技术
高效储能系统的发展是现代社会的迫切需要。风能和太阳能等可再生能源固有的间歇性，迫使整个电网运行系统的复杂性提升。因此，开发可靠的、低成本、高效且环境友好的电化学电池存储是实现电力系统简约化的必由之路。在过去几十年里，锂离子电池的广泛生产和使用已导致锂资源价格的急剧上升。从可持续发展的战略高度来看，利用地球储量更丰富的元素发展低成本、高安全和长循环寿命的化学电源体系势在必行。因此，目前人们的研究兴趣由锂离子电池转向了地壳储量丰富、低成本和更安全的其他新型二次电池，如钠、钾、镁和铝等可逆二次电池，在这些二次电池中铝电池表现出绝对的优势。
金属有机骨架（MOF）是有机-无机杂化材料，其通过有机配体和金属离子或簇的自组装形成的分子。自1990年以来，Yaghi和Kitagawa研究小组成功地合成了具有稳定孔结构的MOF材料，具有各种功能，包例，如大孔隙率和比表面积等等，目前，柔性强、导电好和结构稳定的MOF材料已广泛用于各个研究领域。
在铝电池正极材料中，石墨正极虽然其放电电压较高，但是其放电比容量较低，氧化物和硫化物虽然放电容量高，但是其工作电压低，因此科学家们正在极力寻找一种既兼备石墨电极的高工作电压又具备氧化物和硫化物一样的高容量的电极材料，近年来，人们发现金属硒化物铝电池正极材料具备高工作电压和高放电容量的特性，因此其在铝电池中表现较高的能量密度，但是金属硒化物在铝电池充放电循环过程中活性金属单质、硒以及硒化物的溶解，活性电极材料的结构坍塌现象严重影响着铝电池的进一步发展，因此本发明提出通过MOF诱导制备多种纳米笼状结构金属硒化物活性材料应用到铝电池正极材料中，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，以解决现有金属硒化物正极材料容易溶解，并出现结构坍塌现象的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，包括以下步骤：
（a）将金属硝酸盐溶解到溶剂中得到溶液A，其中，金属硝酸盐∶溶剂=1-3 mmol∶30-50mL；将咪唑类有机物溶解到溶剂中得到溶液B，其中，咪唑类有机物∶溶剂=10-30mmol∶10-30mL；之后将溶液A与溶液B按体积比5∶1-5混合均匀，并静置，再经离心、洗涤、干燥后得到前驱体；
（b）将前驱体和硒源在研钵中充分研磨，使其混合均匀，然后将混合物在保护气氛下，于200-500 ℃煅烧2-5 h，然后冷却到室温，得到的黑色固体粉末即为金属硒化物活性材料；
（c）将金属硒化物活性材料、导电剂和粘结剂在有机溶剂中混合均匀，并涂覆在集流体上，经过真空干燥后得到金属硒化物电极材料，最后将金属硒化物电极材料和金属铝负极在离子液体电解质中组装成铝二次电池。
步骤（a）中，所述金属硝酸盐为硝酸钴、硝酸锌、硝酸铜、硝酸铁或硝酸镍。
步骤（a）中，所述咪唑类有机物为1-甲基咪唑或2-甲基咪唑。
步骤（a）中，所述溶剂为去离子水、甲醇或无水乙醇。
步骤（a）中，静置时间为12-36 h。
步骤（b）中，所述硒源为硒粉、二氧化硒或硒酸钠，前驱体用量与硒源中硒含量的比例为2g∶1-4 g。
步骤（b）中，所得的金属硒化物为硒化钴、硒化锌、硒化铜、硒化铁或硒化镍。
步骤（c）中，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚乙烯醇。
步骤（c）中，所述集流体为钼片、钽片、有机导电玻璃或聚碳酸酯薄膜。
本发明利用MOF诱导制备多种纳米笼状结构金属硒化物活性材料，并应用到铝电池中，为提高铝电池的能量密度提供了一种新方法。其微观形貌和结构通过场外扫描电镜（SEM）被证实，其多种纳米笼状结构稳定了活性材料，避免了金属单质、硒和硒化物的溶解，增加了铝离子和聚铝阴离子的嵌入和脱出，进而在铝电池正极材料中表现出优异的能量密度，为铝电池的商业化之路奠定了基础。
附图说明
图1为实施例1中MOF诱导制备的ZnSe前驱体的场外扫描电镜图。
图2为实施例1 中MOF诱导制备的ZnSe活性材料的场外扫描电镜图。
图3为实施例1 中MOF诱导制备的ZnSe活性材料的X射线衍射图。
图4为实施例1中MOF诱导制备的ZnSe的首次充放电曲线图（电流密度为100 mA/g）。
图5为实施例1中MOF诱导制备的ZnSe的循环性能图。
图6为实施例2中 MOF诱导制备的CoSe2前驱体的场外扫描电镜图。
图7为实施例2中MOF诱导制备的CoSe2活性材料的场外扫描电镜图。
图8为实施例2中MOF诱导制备的CoSe2活性材料的X射线衍射图。
图9为实施例2中MOF诱导制备的CoSe2的首次充放电曲线图（电流密度为100 mA/g）。
具体实施方式
下面实施例用于进一步详细说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1、1 mmol的硝酸锌溶解到30 mL甲醇溶液中，在强烈的磁力搅拌下，得到溶液A；将10mmol的1-甲基咪唑溶解到10 mL的甲醇溶解中，在强烈的磁力搅拌下，得到溶液B；之后将溶液A和B充分混合、搅拌并静置12 h。随后用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，最后将其在80 ℃的真空干燥箱中干燥处理得到MOF诱导的ZnSe前驱体。其扫描电镜图如图1所示。
2、将MOF诱导的ZnSe前驱体和硒粉按照质量比1:2在研钵中充分研磨，使其混合均匀，然后将其混合物在N2保护性气氛下300 ℃煅烧处理2 h。最后随炉冷却到室温得到黑色固体粉末为目标产物ZnSe活性材料。其扫描电镜图如图2，其X射线衍射图谱如图3。
3、将其ZnSe活性材料、炭黑和聚四氟乙烯粘结剂在N-甲基吡咯烷酮有机溶剂中混合均匀涂覆在Mo集流体上，经过在120℃下真空干燥后得到金属硒化物电极材料。然后将其和金属铝负极在离子液体电解质中组装成铝二次电池，最后对其电化学性能进行测试。
4、组装成电池的电化学测试条件，其首次充放电曲线的测试条件为：电流密度100mA/g，电压范围0.3-2.2 V。其充放电曲线图如图4所示，其循环性能如图5所示。
实施例2
1、1 mmol的硝酸钴溶解到30 mL甲醇溶液中，在强烈的磁力搅拌下，得到溶液A；将10mmol的1-甲基咪唑溶解到30 mL的甲醇溶解中，在强烈的磁力搅拌下，得到溶液B；最后将溶液A和B充分混合、搅拌并静置24h。随后用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，最后将其在80 ℃的真空干燥箱中干燥处理得到MOF诱导的CoSe2前驱体。其扫描电镜图如图6所示。
2、将MOF诱导的CoSe2前驱体和硒粉按照质量比1:2在研钵中充分研磨，使其混合均匀，然后将其混合物在N2保护性气氛下500 ℃煅烧处理3 h。最后随炉冷却到室温得到黑色固体粉末为目标产物CoSe2活性材料。其扫描电镜图如图7所示，其X射线衍射图谱如图8。
3、将其CoSe2活性材料、炭黑和聚四氟乙烯粘结剂在N-甲基吡咯烷酮有机溶剂中混合均匀涂覆在Mo集流体上，经过在120 ℃下真空干燥后得到金属硒化物电极材料。然后将其和金属铝负极在离子液体电解质中组装成铝二次电池，最后对其电化学性能进行测试。
4、组装成电池的电化学测试条件，其首次充放电曲线的测试条件为：电流密度100mA/g，电压范围0.3-2.2 V。其充放电曲线图如图9所示。
实施例3
1、1 mmol的硝酸铜溶解到40 mL甲醇溶液中，在强烈的磁力搅拌下，得到溶液A；将10mmol的2-甲基咪唑溶解到30 mL的甲醇溶解中，在强烈的磁力搅拌下，得到溶液B；最后将溶液A和B充分混合、搅拌并静置12 h。随后用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，最后将其在80 ℃的真空干燥箱中干燥处理得到MOF诱导的CuSe前驱体。
2、将MOF诱导的CuSe前驱体和硒粉按照质量比1:1在研钵中充分研磨，使其混合均匀，然后将其混合物在N2保护性气氛下400 ℃煅烧处理2 h。最后随炉冷却到室温得到黑色固体粉末为目标产物CuSe活性材料。
3、将CuSe活性材料、炭黑和聚四氟乙烯粘结剂在N-甲基吡咯烷酮有机溶剂中混合均匀涂覆在Ta集流体上，经过在120 ℃下真空干燥后得到金属硒化物电极材料。然后将其和金属铝负极在离子液体电解质中组装成铝二次电池，最后对其电化学性能进行测试。
4、组装成电池的电化学测试条件，其首次充放电曲线的测试条件为：电流密度100mA/g，电压范围0.3-2.2 V。经测试，其具有同实施例1类似的性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将金属硝酸盐溶解到溶剂中得到溶液A，其中，金属硝酸盐∶溶剂=1-3 mmol∶30-50mL；将咪唑类有机物溶解到溶剂中得到溶液B，其中，咪唑类有机物∶溶剂=10-30mmol∶10-30mL；之后将溶液A与溶液B按体积比5∶1-5混合均匀，并静置，再经离心、洗涤、干燥后得到前驱体；
（b）将前驱体和硒源在研钵中充分研磨，使其混合均匀，然后将混合物在保护气氛下，于200-500 ℃煅烧2-5 h，然后冷却到室温，得到的黑色固体粉末即为金属硒化物活性材料；
（c）将金属硒化物活性材料、导电剂和粘结剂在有机溶剂中混合均匀，并涂覆在集流体上，经过真空干燥后得到金属硒化物电极材料，最后将金属硒化物电极材料和金属铝负极在离子液体电解质中组装成铝二次电池。
2.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述金属硝酸盐为硝酸钴、硝酸锌、硝酸铜、硝酸铁或硝酸镍。
3.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述咪唑类有机物为1-甲基咪唑或2-甲基咪唑。
4.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述溶剂为去离子水、甲醇或无水乙醇。
5.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（a）中，静置时间为12-36 h。
6.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述硒源为硒粉、二氧化硒或硒酸钠，前驱体用量与硒源中硒含量的比例为2g∶1-4 g。
7.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（b）中，所得的金属硒化物为硒化钴、硒化锌、硒化铜、硒化铁或硒化镍。
8.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（c）中，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚乙烯醇。
9.根据权利要求1所述的利用MOF诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法，其特征在于，步骤（c）中，所述集流体为钼片、钽片、有机导电玻璃或聚碳酸酯薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010073067.3A CN111180725A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 利用mof诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010073067.3A CN111180725A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 利用mof诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111180725A true CN111180725A (zh) | 2020-05-19 |
Family
ID=70656594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010073067.3A Pending CN111180725A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 利用mof诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111180725A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112138685A (zh) * | 2020-10-15 | 2020-12-29 | 吉林大学 | 一种复合催化材料及其制备方法、电极、应用 |
| CN112156185A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-01 | 湖北大学 | 一种具有优异光热效果的硒化铜纳米复合材料的制备方法 |
| CN112510282A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-16 | 北京理工大学前沿技术研究院 | 一种基于废旧锂离子电池浸出液制备mof基纳米材料的方法 |
| CN113097478A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 合肥工业大学 | 一种双纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管锂离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN113511630A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-19 | 王秀丽 | 一种氯化氢生产设备 |
| CN114122389A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 合肥工业大学 | 一种水系锌离子电池用硒化锌锰固溶体正极材料及制备方法 |
| CN114177195A (zh) * | 2021-11-13 | 2022-03-15 | 广东暨创硒源纳米研究院有限公司 | 一种高效制备金属有机框架负载硒原子的纳米复合材料方法和应用 |
| CN114702013A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-07-05 | 北京理工大学 | 一种钠离子电池金属硒化物负极材料及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654221A (zh) * | 2017-01-14 | 2017-05-10 | 复旦大学 | 用于锂离子电池负极的三维多孔碳包覆硒化锌材料及其制备方法 |
| CN109037617A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-18 | 厦门理工学院 | 一种硒化钴/氮掺杂碳复合材料及其制备方法、应用 |
| CN109360986A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-19 | 桂林电子科技大学 | 硒化锌作为铝离子电池正极材料的应用 |
-
2020
- 2020-01-22 CN CN202010073067.3A patent/CN111180725A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654221A (zh) * | 2017-01-14 | 2017-05-10 | 复旦大学 | 用于锂离子电池负极的三维多孔碳包覆硒化锌材料及其制备方法 |
| CN109037617A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-18 | 厦门理工学院 | 一种硒化钴/氮掺杂碳复合材料及其制备方法、应用 |
| CN109360986A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-19 | 桂林电子科技大学 | 硒化锌作为铝离子电池正极材料的应用 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112156185A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-01 | 湖北大学 | 一种具有优异光热效果的硒化铜纳米复合材料的制备方法 |
| CN112138685A (zh) * | 2020-10-15 | 2020-12-29 | 吉林大学 | 一种复合催化材料及其制备方法、电极、应用 |
| CN112510282A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-16 | 北京理工大学前沿技术研究院 | 一种基于废旧锂离子电池浸出液制备mof基纳米材料的方法 |
| CN113097478A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 合肥工业大学 | 一种双纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管锂离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN113511630A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-19 | 王秀丽 | 一种氯化氢生产设备 |
| CN114177195A (zh) * | 2021-11-13 | 2022-03-15 | 广东暨创硒源纳米研究院有限公司 | 一种高效制备金属有机框架负载硒原子的纳米复合材料方法和应用 |
| CN114122389A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 合肥工业大学 | 一种水系锌离子电池用硒化锌锰固溶体正极材料及制备方法 |
| CN114122389B (zh) * | 2021-11-26 | 2023-02-10 | 合肥工业大学 | 一种水系锌离子电池用硒化锌锰固溶体正极材料及制备方法 |
| CN114702013A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-07-05 | 北京理工大学 | 一种钠离子电池金属硒化物负极材料及其制备方法和应用 |
| CN114702013B (zh) * | 2022-03-26 | 2024-04-16 | 北京理工大学 | 一种钠离子电池金属硒化物负极材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111180725A (zh) | 利用mof诱导金属硒化物制备铝电池正极材料的方法 | |
| CN109728246B (zh) | 一种氮磷共掺杂有序介孔碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN111952572B (zh) | 一种含有单原子活性位点的钴镍双金属氮掺杂碳复合材料 | |
| CN103779564B (zh) | 高性能磷酸钒钠对称型钠离子电池材料及其制备方法和应用 | |
| CN110265652B (zh) | 一种用于锂离子/钠离子电池负极的纳米片状Sb/C复合材料的制备方法 | |
| CN105384161A (zh) | 一种分级多孔碳材料的制备方法及其应用 | |
| CN108598394B (zh) | 碳包覆磷酸钛锰钠微米球及其制备方法和应用 | |
| CN113517426B (zh) | 一种氟磷酸钒钠/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110364366A (zh) | 一种高性能电化学电容器负极材料二氧化钼与氮掺杂碳复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN113097464B (zh) | 一种ZnS-SnS@3DC复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111313111A (zh) | 一种基于金属有机框架衍生的杂原子掺杂碳/CoS2功能材料及其应用 | |
| CN111446414A (zh) | 一种共价有机框架材料、制备方法及其应用 | |
| CN116354405A (zh) | 一种原位碳包覆硫酸亚铁钠复合正极材料、制备及钠离子电池 | |
| CN114883559A (zh) | 一种萘醌-喹喔啉有机电极材料及其在水系锌离子电池中的应用 | |
| CN112054174A (zh) | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN114735660A (zh) | 一种硒化铜-硒化钼异质结纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN112713012A (zh) | 一种Zn掺杂Co9S8负载MoS2复合材料的制法和应用 | |
| CN116874775A (zh) | 共轭有机材料bqbq-cof、制备方法、正极材料、制备方法及应用 | |
| CN108630457B (zh) | 一种无定形二氧化锰及其制备方法及其应用 | |
| CN115966762A (zh) | 一种金属有机框架-离子液体复合固态电解质及其制备方法与应用 | |
| CN113206226B (zh) | 一种双过渡金属碳化复合物及其制备方法和应用 | |
| CN113755012A (zh) | 一种三维介孔微球结构MnO2/PPy复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN115347174B (zh) | 一种多孔Cu-MOF、硒化铜衍生物及其制备方法与应用 | |
| CN116715862B (zh) | 一种含磺酸基团的共价有机框架/氧化铝复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN110444405B (zh) | Mof衍生的复合电极材料及制备方法和应用 |
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 |
Application publication date: 20200519 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |