[发明专利]一种硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池及制备方法

权利要求书

1.一种硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1、导电金属有机框架材料的制备

101)将2，3，6，7，10，11-六氨基三苯六盐酸盐(HITP·6HCl)和无水氯化钴(CoCl₂)分别分散于水溶液中，混合两种溶液进行反应；

102)向步骤1)所得的混合溶液中滴加氨水促进反应，反应条件为16～25℃下反应3～4h，反应完成之后利用水和乙醇洗涤3～5次，最后真空60～80℃干燥18～24h可得到Co₃(HITP)₂粉末；

2、硅-导电金属有机框架复合材料阳极的制备

将导电MOF粉末与聚偏二氟乙烯粉末混合后置于研钵中研磨使其均匀混合，然后将混合物溶于N-甲基吡咯烷酮溶液中，将混合溶液利用刮刀涂覆到硅片表面，之后将硅片置于真空烘箱中干燥即可得到硅-导电金属有机框架复合材料阳极；

3、Pt/C催化剂空气阴极的制备

取Pt/C催化剂置于烧杯中，依次往烧杯中加入Nafion溶液和异丙醇，将混合溶液超声分散制成浆料，再将浆料涂抹于碳布表面上自然晾干，制得空气阴极；

4、硅空气电池组装

从左往右依次将阳极壳，铜片，硅-导电金属有机框架复合材料，电解液壳，空气阴极，铜片，阴极壳按顺序放好，最后用螺钉固定，即组装完成硅空气电池。

2.根据权利要求1所述的硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法，其特征在于，步骤101)中，所述HITP·6HCl水溶液浓度为1.6×10^-3～2.0×10^-3mol/L，所述CoCl₂水溶液浓度为2.8×10^-2～3.2×10^-2mol/L。

3.根据权利要求1所述的硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法，其特征在于，步骤102)中，所述的氨水浓度为14mol/L，氨水与混合溶液的体积比为1:20～1:25。

4.根据权利要求1所述的硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述导电MOF为Co₃(HITP)₂，其单个硅片所用质量为1～20mg；所述聚偏二氟乙烯粉末用量为0.1～15mg，其作用是作为粘合剂，Co₃(HITP)₂与聚偏二氟乙烯的质量比为1～10；所述N-甲基吡咯烷酮溶液用量为10～200μL；所述涂层厚度为1～30μm；所述涂层上Co₃(HITP)₂粒径为3～100nm；所述真空烘箱温度为60～80℃，干燥时间为6～24h。

5.根据权利要求1所述的硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述Pt/C催化剂用量为1～6mg；所述Nafion溶液用量为200～1200μL；所述异丙醇溶液用量为100～800μL。

6.根据权利要求1所述的硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述铜片作用是导电，方便外接测试设备连接；所述电解液壳容量为1～30mL；所用电解液是浓度为1～6mol/L的KOH。

7.一种硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池，其特征在于，根据权利要求1-6任一所述的硅导电金属有机框架复合材料硅空气电池的制备方法制备而成。