[发明专利]一种基于普鲁士蓝类框架材料的碳氮掺杂三元复合金属氧化物的制备方法及应用

摘要

本发明提出了一种基于普鲁士蓝类框架材料碳氮掺杂的三元复合金属氧化物的制备方法，包括三元普鲁士蓝类框架材料的制备以及将得到的三元普鲁士蓝类框架材料煅烧得到碳氮掺杂的三元复合氧化物。此外，本发明还提出了制得的三元复合金属氧化物在作为锂离子电池负极材料中的应用。本发明用制得的碳氮掺杂的三元多孔复合金属氧化物的使用能有效缓解充放电过程中负极材料的体积变化的同时，改善材料的电子导电性，从而有效提高材料可逆比容量与循环稳定性；本发明中主要起始材料普鲁士蓝类配合物可通过水或乙醇介质的微波反应等绿色方法制备，制备工艺简单、产率高；同时材料中含有三种不同金属，通过精心选择能使复合材料性能达到协同互补。

主权项

1.一种基于普鲁士蓝类框架材料的碳氮掺杂三元复合金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)三元普鲁士蓝类框架材料的制备：(1.1)在室温环境下，A溶液配制：将0.04mmol的钴氰化钾溶于内含0.005‑0.02mmol活化剂的15ml蒸馏水中，所述活化剂用于活化金属离子；(1.2)B溶液配制：将0.075mmol的醋酸锌和0.1‑0.6g的高分子表面活性剂溶于10ml乙醇和10ml蒸馏水的混合液中；(1.3)C溶液配制：将0.075mmol的氯化铜、0.05‑0.5g的阴离子表面活性剂和0.03‑0.4g的阳离子型表面活性剂溶于10ml乙醇和10ml蒸馏水的混合液中；(1.4)然后将B溶液用注射器滴加到A溶液中，磁力搅拌1小时，放入温度为30‑60℃的微波反应器中反应30分钟，冷却至室温得到悬浊液D；(1.5)接着将C溶液用注射器滴加到悬浊液D中，磁力搅拌1小时，再次放入温度为30‑60℃的微波反应器中反应30分钟，冷却至室温并静置1小时后离心得到粉红色纳米颗粒状的三元普鲁士蓝类框架材料；(2)碳氮掺杂三元复合金属氧化物的制备：将步骤(1)得到的三元普鲁士蓝类框架材料不高于800℃温度下先有氧煅烧1‑5小时，然后再无氧煅烧1‑5小时得到黑色的碳氮掺杂CuCoO₄/ZnCoO₄/ZnO三元复合氧化物。