CN112079348B - 一种石墨烯/mof衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用 - Google Patents
一种石墨烯/mof衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112079348B CN112079348B CN202010850802.7A CN202010850802A CN112079348B CN 112079348 B CN112079348 B CN 112079348B CN 202010850802 A CN202010850802 A CN 202010850802A CN 112079348 B CN112079348 B CN 112079348B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mof
- graphene
- sulfide composite
- aerogel
- derived
- 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.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- -1 graphene/MOF derivative sulfide Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Inorganic materials O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G39/00—Compounds of molybdenum
- C01G39/06—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/30—Sulfides
-
- 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
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- 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
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- 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
- H01M4/5815—Sulfides
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- 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
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- 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
- H01M2004/027—Negative 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用,包括以下步骤:(1)将CoMo MOF材料与硫代乙酰胺溶于乙醇中,溶剂热反应后,得MOF衍生双金属硫化物材料;(2)加入到氧化石墨烯分散液中,冷冻干燥,得氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶;(3)将氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶煅烧,得石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶。本发明的石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶作为锂离子电池负极,在大电流密度下仍能保持较高的比容量,是一种非常具有应用前景的材料。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用。
背景技术
石墨烯是目前人类已知强度最高、韧性最好、质量最轻、导电性最佳的材料,石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000 cm2/(V·s),为硅材料的10倍。并且结构非常稳定。石墨烯以其优异的物理化学性质,在电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。氧化石墨烯能在水、DMF等多种溶剂中稳定存在,边缘与表面基团丰富,能为其他材料提供丰富的位点,易于改性。这些特点使其非常容易与其他材料复合,应用广泛。
MOF及其衍生材料由于其高比表面积、孔道均匀、结构稳定等优点已经在电磁学、电子学、催化、水处理和能源储存等方面发挥了重要作用,成为材料科学研究的热点之一。
锂离子电池是目前世界上广泛应用的便携式电池装置,2019年10月9日时,瑞典皇家科学院宣布由三位美日科学家共同荣获2019年诺贝尔化学奖。以表彰他们在锂离子电池研发领域做出杰出的贡献,其中获奖人之一的美国科学家约翰古迪纳夫(John B.Goodenough)以年仅97岁高龄成为迄今为止历史上最年长的获奖得主。目前应用于高性能锂离子电池的材料价格昂贵、制备过程复杂,因此,开发一种具有高性能且工艺简单的锂离子电池电极材料十分有必要。
气凝胶是指通过溶胶凝胶法,用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料,是世界上密度最小的固体,作为世界最轻的固体,已入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度仅为3.55千克每立方米,仅为空气密度的2.75倍;干燥的松木密度(500千克每立方米)是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟,但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小,用于航空航天方面非常合适。由于种种优异的特性,气凝胶被广泛应用于各个领域。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术中存在的问题,提供了一种结构稳定,组份分布均匀的石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法。
本发明还提供了一种采用上述方法制得的石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶在作为负极材料在锂离子电池中的应用。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)将CoMo MOF材料与硫代乙酰胺溶于乙醇中,溶剂热反应后,得MOF衍生双金属硫化物材料;
(2)将步骤(1)得到的MOF衍生双金属硫化物材料加入到氧化石墨烯分散液中,冷冻干燥,得氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶;
(3)将步骤(2)得到的氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶煅烧,得石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶。
本发明通过简单的机械混合方法将石墨烯与双金属硫化物复合,得到石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶材料,该气凝胶材料能很好的应用在锂离子电池中,实现高性能、高稳定性的锂离子电池。本发明石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶材料制备工艺简单、条件温和、方法普适,对设备无特殊要求,可大规模产业化生产。
作为优选,步骤(1)中,所述CoMo MOF材料与硫代乙酰胺的投料质量比为1:(1~30)。
作为优选,步骤(1)中,溶剂热反应温度为100~200℃,时间为5~30h。
作为优选,步骤(1)中,所述MOF衍生双金属硫化物材料与氧化石墨烯的投料质量比为1:(0.1~20);所述氧化石墨烯分散液的浓度为1~20mg/mL。
作为优选,步骤(2)中,冷冻干燥的温度为-40~-80℃,时间为1~48h。
作为优选,步骤(3)中,煅烧温度为300~800 ℃,煅烧时间为1~10 h,升温速率为1~20 ℃/min。
作为优选,步骤(1)中,所述CoMo MOF材料按照以下步骤制得:将MoO3与2-甲基咪唑混合并溶解于水中,随后加入含Co2+的水溶液,加热反应后制得CoMo MOF材料。
作为优选,所述MoO3与2-甲基咪唑的质量比为1:(0.1~5)。
作为优选,加热温度为110~125℃,加热时间为6~16h。
一种如上述制备方法制得的石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶作为负极材料在锂离子电池中的应用,在大电流密度下仍能保持较高的比容量,是一种非常具有应用前景的材料。
因此,本发明具有如下有益效果:
(1)制备工艺简单、条件温和、方法普适,对设备无特殊要求,可大规模产业化生产;
(2)本发明的石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶作为锂离子电池负极,在大电流密度下仍能保持较高的比容量,是一种非常具有应用前景的材料。
附图说明
图1是实施例1制得的CoMo-MOF材料的SEM图。
图2是实施例1制得的Co9S8/MoS2/rGO复合材料气凝胶的SEM图。
图3是实施例1制得的Co9S8/MoS2/rGO复合材料气凝胶的XRD图。
图4是实施例1制得的Co9S8/MoS2/rGO复合材料气凝胶的Raman谱图。
图5是实施例1制得的Co9S8/MoS2/rGO复合材料气凝胶的阻抗谱图。
图6是采用实施例1制得的Co9S8/MoS2/rGO复合材料气凝胶作为负极材料的锂离子电池的电化学性能图:a)1A g-1;b)5 A g-1b。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中,若非特指,所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域常规方法。
实施例1
室温下,将5gMoO3与4.75g 2-甲基咪唑混合并溶解于250ml水中,随后加入含2.6gCo(NO3)2·6H2O的250mL水溶液,随后对上述溶液进行120℃的油浴加热反应12h,反应后冷却至室温,离心过滤并洗涤三次,60℃真空干燥24h,得到CoMo-MOF材料;
(2)取18.2mg步骤(1)制得的CoMo MOF与50mg硫代乙酰胺(TAA)溶解于20ml乙醇溶剂中,于反应釜中进行溶剂热反应,温度为160℃,时间为24h,离心后干燥6h,得到MOF衍生双金属硫化物材料;
(3)将100mg步骤(2)制得的MOF衍生双金属硫化物材料加入到2mL氧化石墨烯分散液中,将上述混合物通过机械搅拌、震荡使其混合均匀,促使MOF衍生双金属硫化物与氧化石墨烯片均匀复合,然后于-70℃温度下冷冻干燥12h,得氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶;
(4)将步骤(3)制得的氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶在500℃煅烧温度下煅烧3h,煅烧的升温速率为5℃/min,得到最终产物Co9S8/MoS2/rGO,即得石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶,其SEM图如图1和图2所示。
结合图1和图2(a-b)可以看出:Co9S8/MoS2非常均匀的被rGO包裹,由图3 XRD谱图明显的显示出Co9S8、MoS2的特征峰与石墨烯的特征峰,表明样品为石墨烯/Co9S8/MoS2衍生双金属硫化物复合材料。并由图4Raman谱图进一步证明MoS2的存在,由D、G峰的存在,可以证明石墨烯的存在。
从图5可以看出包裹rGO的Co9S8/MoS2相比于未包裹rGO的Co9S8/MoS2具有更小的接触电阻,具有更快的扩散速率和电子转移率。
从图6a可以看出Co9S8/MoS2/rGO衍生双金属硫化物复合材料作为电极电流密度为1A g-1的测试条件下,循环时间长达100圈,其比容量达到800mAh g-1。图6b反映了在电流密度为5A g-1的测试条件下,循环时间长达100圈,其比容量达到472mAh g-1。
将Co9S8/MoS2/rGO通过与炭黑、PVDF,8:1:1混合研磨,刮涂在铜箔上作为锂离子电池电极,组装成锂离子电池,制备得到的锂离子电池具有优异的循环稳定性。从图6a可以看出Co9S8/MoS2/rGO衍生双金属硫化物复合材料作为电极电流密度为1A g-1的测试条件下,循环时间长达100圈,其比容量达到800mAh g-1。图6b反映了在电流密度为5A g-1的测试条件下,循环时间长达100圈,其比容量达到472mAh g-1。
实施例2
(1)室温下,将5gMoO3与0.5g 2-甲基咪唑混合并溶解于250ml水中,随后加入含2.6gCo(NO3)2·6H2O的250mL水溶液,随后对上述溶液进行120℃的油浴加热反应12h,反应后冷却至室温,离心过滤并洗涤三次,60℃真空干燥24h,得到CoMo-MOF材料;
(2)取18.2mg步骤(1)制得的CoMo MOF与18.2mg硫代乙酰胺(TAA)溶解于20ml乙醇溶剂中,于反应釜中进行溶剂热反应,温度为100℃,时间为5h,离心后干燥6h,得到MOF衍生双金属硫化物材料;
(3)将100mg步骤(2)制得的MOF衍生双金属硫化物材料加入到0.4mL氧化石墨烯分散液中,将上述混合物通过机械搅拌、震荡使其混合均匀,促使MOF衍生双金属硫化物与氧化石墨烯片均匀复合,然后于-40℃温度下冷冻干燥1h,得氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶;
(4)将步骤(3)制得的氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶在300℃煅烧温度下煅烧1h,煅烧的升温速率为1℃/min,得到最终产物Co9S8/MoS2/rGO,即得石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶。
将Co9S8/MoS2/rGO通过与炭黑、PVDF,8:1:1混合研磨,刮涂在铜箔上作为锂离子电池电极,组装成锂离子电池。在电流密度为1A g-1的测试条件下,其比容量达到400mAh g-1。
实施例3
(1)室温下,将5gMoO3与25g 2-甲基咪唑混合并溶解于250ml水中,随后加入含2.6gCo(NO3)2·6H2O的250mL水溶液,随后对上述溶液进行120℃的油浴加热反应12h,反应后冷却至室温,离心过滤并洗涤三次,60℃真空干燥24h,得到CoMo-MOF材料;
(2)取18.2mg步骤(1)制得的CoMo MOF与546mg硫代乙酰胺(TAA)溶解于20ml乙醇溶剂中,于反应釜中进行溶剂热反应,温度为200℃,时间为30h,离心后干燥6h,得到MOF衍生双金属硫化物材料;
(3)将100mg步骤(2)制得的MOF衍生双金属硫化物材料加入到10mL氧化石墨烯分散液中,将上述混合物通过机械搅拌、震荡使其混合均匀,促使MOF衍生双金属硫化物与氧化石墨烯片均匀复合,然后于-80℃温度下冷冻干燥48h,得氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶;
(4)将步骤(3)制得的氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶在800℃煅烧温度下煅烧10h,煅烧的升温速率为20℃/min,得到最终产物Co9S8/MoS2/rGO,即得石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶。
将Co9S8/MoS2/rGO通过与炭黑、PVDF,8:1:1混合研磨,刮涂在铜箔上作为锂离子电池电极,组装成锂离子电池。在电流密度为1A g-1的测试条件下,其比容量达到600mAh g-1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将CoMo MOF材料与硫代乙酰胺溶于乙醇中,溶剂热反应后,得MOF衍生双金属硫化物材料;
(2)将步骤(1)得到的MOF衍生双金属硫化物材料加入到氧化石墨烯分散液中,冷冻干燥,得氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶;
(3)将步骤(2)得到的氧化石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶煅烧,得石墨烯/MOF衍生双金属硫化物复合材料气凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述CoMo MOF材料与硫代乙酰胺的投料质量比为1:(1~30)。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,溶剂热反应温度为100~200℃,时间为5~30h。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述MOF衍生双金属硫化物材料与氧化石墨烯的投料质量比为1:(0.1~20);所述氧化石墨烯分散液的浓度为1~20mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,冷冻干燥的温度为-40~-80℃,时间为1~48h。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,煅烧温度为300~800 ℃,煅烧时间为1~10 h,升温速率为1~20 ℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述CoMo MOF材料按照以下步骤制得:将MoO3与2-甲基咪唑混合并溶解于水中,随后加入含Co2+的水溶液,加热反应后制得CoMo MOF材料。
8.根据权利要求7得到的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,所述MoO3与2-甲基咪唑的质量比为1:(0.1~5)。
9.根据权利要求7得到的一种石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法,其特征在于,加热温度为110~125℃,加热时间为6~16h。
10.一种如权利要求1-9任一所述的一种制备方法制得的石墨烯/MOF衍生硫化物复合材料气凝胶作为负极材料在锂离子电池中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010850802.7A CN112079348B (zh) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | 一种石墨烯/mof衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010850802.7A CN112079348B (zh) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | 一种石墨烯/mof衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112079348A CN112079348A (zh) | 2020-12-15 |
CN112079348B true CN112079348B (zh) | 2022-05-03 |
Family
ID=73729151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010850802.7A Active CN112079348B (zh) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | 一种石墨烯/mof衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112079348B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113161686B (zh) * | 2021-03-31 | 2023-03-21 | 华中科技大学 | 一种电池用复合材料夹层、其制备方法和应用 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106935825A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-07 | 桂林电子科技大学 | 一种氧化石墨烯/金属有机框架复合材料及其制备方法和应用 |
CN107913674B (zh) * | 2017-10-27 | 2020-08-04 | 苏州大学 | 负载mof的3d钌/石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法与在持续处理co中的应用 |
CN108328706B (zh) * | 2018-01-15 | 2021-12-21 | 浙江工业大学 | 一种mof衍生多孔碳/石墨烯复合电极材料的制备及应用 |
CN109546107B (zh) * | 2018-11-07 | 2021-12-24 | 河南师范大学 | 一种石墨烯/二维Co-Zn双核金属框架结构复合材料的制备方法 |
CN110112373A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-08-09 | 河源广工大协同创新研究院 | 一种高比容量锂离子电池负极材料的制备方法及应用 |
CN110790318A (zh) * | 2019-08-28 | 2020-02-14 | 浙江工业大学 | 一种Co9S8/MoS2多级结构复合材料的制备方法 |
CN111403658A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-10 | 南昌大学 | 一种具有电催化功能隔膜的制备方法及其在锂硫电池中的应用 |
-
2020
- 2020-08-21 CN CN202010850802.7A patent/CN112079348B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112079348A (zh) | 2020-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103367719B (zh) | 蛋黄-壳结构二氧化锡-氮掺杂碳材料的制备方法 | |
CN108923026B (zh) | 一种多孔碳纳米片填充空心碳球的富氮材料的制备方法 | |
CN105460917A (zh) | 一种具有分级结构的氮掺杂碳纳米管及制备方法 | |
CN104009205A (zh) | 一种中空石墨烯球及其制备方法和用途 | |
CN102751494A (zh) | 新型多孔骨架MIL-101(Cr)@S/石墨烯锂硫电池正极复合材料的制备方法 | |
CN105449214A (zh) | 一种纳米粒子嵌入碳纳米片锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
CN109461915A (zh) | 一种锂硫电池的正极材料的制备方法 | |
CN108831757B (zh) | 一种n和s双掺杂石墨烯/碳纳米管气凝胶的制备方法 | |
CN103730638A (zh) | 一种氮掺杂碳材料的制备方法 | |
CN112349899A (zh) | 一种硅基复合负极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
CN108682833B (zh) | 一种磷酸铁锂基改性正极材料制备方法 | |
CN103022435A (zh) | 一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法 | |
CN107799745A (zh) | 一种碳化钼硫复合材料及其制备方法与应用 | |
CN106299282A (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管硫复合材料及制备方法 | |
CN106025216A (zh) | 锂硫电池正极材料、其制备方法及锂硫电池 | |
CN109103424A (zh) | 碳硫复合正极材料及其制备方法以及正极和锂硫电池 | |
CN103832997A (zh) | 石墨烯/炭黑复合材料及制备方法和应用 | |
CN113629249A (zh) | 一种应用于锂硫电池正极的MXene基负载铂催化剂的制备方法 | |
CN114604849A (zh) | 改性废旧沥青基氮掺杂介孔碳材料及其制备方法与应用 | |
CN112079348B (zh) | 一种石墨烯/mof衍生硫化物复合材料气凝胶的制备方法及应用 | |
CN113060724B (zh) | 一种空心碳球及其制备方法和应用 | |
CN109301223A (zh) | 锂硫电池正极复合材料及其制备方法 | |
CN108807903A (zh) | 一种锂电池用复合修饰锂电池负极材料的制备方法 | |
CN108183203A (zh) | 多级结构碳化钼/氮掺杂碳复合微球电极材料的制备方法 | |
CN109585183B (zh) | 一种多孔FeS2@Fe7S8/石墨烯三维致密宏观体的制备方法及应用 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |