CN111253445A - 一种多孔球形金属钴配合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于配位化合物技术领域，公开了一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，包括如下步骤：将摩尔比为1：(2.5‑4)的可溶性二价钴盐与有机配体分别溶解于两份溶剂中，得到两份溶液并将两者混合，且有机配体为4‑苯并咪唑‑1‑甲基‑苯甲酸；搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至50‑80℃；将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；以2‑5℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集；综上，依据本发明做提供的制备方法能快速制出具有多孔结构的金属钴配合物，具有较大的接触面积，有效适用于电池电极的应用中；并且发明还具有用料简单、操作简便、合成周期短、成品率高、成本低、效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于配位化合物技术领域，具体涉及一种多孔球形金属钴配合物的制备方法。
背景技术
配位化合物也称配合物，为一类具有特征化学结构的化合物，由中心原子或离子(统称中心原子)和围绕它的称为配位体(简称配体)的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成。在现有技术中，功能型配合物作为配位化学研究的主要对象，兼具了有机-无机杂化的特性，其结构丰富多彩，而且其内部孔径尺寸、形状可调控。因此可通过设计特定结构的有机配体，选择不同性质的金属离子，量身打造特定的功能材料，目前这些功能材料已广泛应用于气体储存与分离、分子识别、药物载体、催化等领域。
但是目前该类材料在电极材料领域的应用刚刚起步，由于其组成中金属离子、有机配体及构筑结构的多样性，可制备出具有特殊形貌结构特点的金属氧化物材料；因此多孔配合物及其衍生物有望成为新型电极材料，以应用于现有电池中。
发明内容
鉴于此，本发明的提供一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，以适用于配位化合物在电极材料的应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将摩尔比为1：(2.5-4)的可溶性二价钴盐与有机配体分别溶解于两份溶剂中，得到两份溶液并将两者混合，且有机配体为4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸；
(2)搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至50-80℃；
(3)将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；
(4)以2-5℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集；
(5)对收集晶体的进行热处理，且热处理温度为200-300℃。
优选的，所述可溶性二价钴盐选用硫酸钴、硝酸钴或氯化钴。
优选的，步骤(1)中所用的两份溶剂中至少有一份乙醇。
优选的，溶解所述可溶性二价钴盐的溶剂为乙醇时，所述可溶性二价钴盐与乙醇的质量比为1:70-100。
优选的，溶解所述可溶性二价钴盐的溶剂为乙醇、蒸馏水、甲醇和丙酮中的一种或多种混合。
优选的，在选用丙酮进行所述可溶性二价钴盐的溶解时，步骤(2)中的水浴加热温度为55-65℃。
优选的，溶解所述有机配体的溶剂为乙醇、四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种混合。
优选的，在选用N，N-二甲基甲酰胺进行所述有机配体的溶解时，步骤(2)中的水浴加热温度为60-70℃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
依据本发明做提供的制备方法能快速制出具有多孔结构的金属钴配合物，具有较大的接触面积，有效适用于电池电极的应用中；并且发明还具有用料简单、操作简便、合成周期短、成品率高、成本低、效率高的优点。
附图说明
图1为本发明中实施例一的配合物析出图；
图2为本发明中实施例二的配合物析出图；
图3为本发明中实施例三的配合物析出图；
图4为本发明中实施例四的配合物析出图；
图5为本发明提供的方法所生产的配合物结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
(1)按照摩尔比为1：2.5的硫酸钴与4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸分别溶解于乙醇中；
(2)搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至50℃；
(3)将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；
(4)以2℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集；
(5)对收集到的晶体进行热处理，且热处理温度为200℃；其目的一方面是时间配合物晶体的快速干燥，另一方面则是实现晶体表面的氧化，以提高晶体的表面活性。
本实施例中，最终获得金属钴配合的析出图如图1所示，由图可知，在60分钟时能达到82％的析出率。
实施例二
(1)按照摩尔比为1：2.5的硫酸钴与4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸分别溶解于乙醇中；
(2)搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至50℃；
(3)将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；
(4)以4℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集；
(5)对收集到的晶体进行热处理，且热处理温度为200℃。
本实施例中，最终获得金属钴配合的析出图如图2所示，相对于实施例一而言，本实施例中在析出前期能快速获取配合物晶体，但后续析出率小于实施例一，由图可知，在60分钟时能达到78％的析出率。
实施例三
(1)按照摩尔比为1：3的硫酸钴与4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸分别溶解于乙醇中；
(2)搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至60℃；
(3)将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；
(4)以2℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集；
(5)对收集到的晶体进行热处理，且热处理温度为250℃。
本实施例中，最终获得金属钴配合的析出图如图3所示，由图可知，在60分钟时能达到85％的析出率。
实施例四
(1)按照摩尔比为1：4的硫酸钴与4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸分别溶解于乙醇中；
(2)搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至80℃；
(3)将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；
(4)以5℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集；
(5)对收集到的晶体进行热处理，且热处理温度为300℃。
本实施例中，最终获得金属钴配合的析出图如图4所示，由图可知，在60分钟时能达到86％的析出率。
综上，对于上述四个实施例，其中：
应用的硫酸钴可选用硝酸钴或氯化钴进行替换；
溶解硫酸钴的乙醇可选用乙醇、蒸馏水、甲醇和丙酮中的一种或多种混合物进行替换；溶解4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸的乙醇可选用乙醇、四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种混合物进行替换，但需保证至少有一份乙醇；
具体，在选用丙酮进行可溶性二价钴盐的溶解时，步骤(2)中的水浴加热温度限定为55-65℃。
在选用N，N-二甲基甲酰胺进行4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸的溶解时，步骤(2)中的水浴加热温度限定为60-70℃。
另外，针对上述实施例中所析出的金属钴配合物，均形成图5中所示的多孔结构，由图示可知多孔包括相互交错的大孔和小孔，具体：一个中心离子Co配位四个配体分子，形成四配位，其一为第一个配体分子中的N，其二为第二个配体分子中的N，其三为第三个配体分子中的O，其四为第四个配体分子中的OH；
由此有效增大了配合物晶体的比表面积，并且该配合物在本身具有良好的活性下还能达到有效的导电效果，由此将该配合物应用于电池的电极中，可有效改善对应电池的电化学性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将摩尔比为1：(2.5-4)的可溶性二价钴盐与有机配体分别溶解于两份溶剂中，得到两份溶液并将两者混合，且有机配体为4-苯并咪唑-1-甲基-苯甲酸；
(2)搅拌均匀，同时水浴加热混合液体至50-80℃；
(3)将混合溶液置于反应釜中，放于烘箱内，恒温90℃，反应30小时；
(4)以2-5℃的速度匀速降至室温，直至有晶体析出，过滤并收集。
2.根据权利要求1所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：所述可溶性二价钴盐选用硫酸钴、硝酸钴或氯化钴。
3.根据权利要求1所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所用的两份溶剂中至少有一份乙醇。
4.根据权利要求3所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：溶解所述可溶性二价钴盐的溶剂为乙醇时，所述可溶性二价钴盐与乙醇的质量比为1:70-100。
5.根据权利要求3所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：溶解所述可溶性二价钴盐的溶剂为乙醇、蒸馏水、甲醇和丙酮中的一种或多种混合。
6.根据权利要求5所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：在选用丙酮进行所述可溶性二价钴盐的溶解时，步骤(2)中的水浴加热温度为55-65℃。
7.根据权利要求3所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：溶解所述有机配体的溶剂为乙醇、四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种混合。
8.根据权利要求7所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：在选用N，N-二甲基甲酰胺进行所述有机配体的溶解时，步骤(2)中的水浴加热温度为60-70℃。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：在步骤(4)之后还包括对收集晶体的热处理。
10.根据权利要求9所述的一种多孔球形金属钴配合物的制备方法，其特征在于：所述热处理温度为200-300℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200609 |
|
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