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专利号: 2019103831546
申请人: 济南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-12-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锂/钠/钾离子电池用中空V3S4@C纳米管负极材料的制备方法,其特征在于,采用以下步骤:

(1)取钒源,抗坏血酸,十六烷基三甲基溴化铵CTAB加入水中,搅拌溶解后加入对苯二甲酸BDC,继续搅拌得到A溶液;

(2)取A溶液进行水热反应,生成过量对苯二甲酸BDC嵌入的MIL‑47(BDC) n+前驱体混合溶液;

(3)将步骤(2)制备的混合溶液进行分离,清洗,烘干得MIL‑47(BDC)n+前驱体;

(4)将步骤(3)制备的MIL‑47(BDC) n+前驱体与硫代乙酰胺进行气相硫化处理,得到纳米中空管结构的V3S4@C纳米复合材料;所述的气相硫化处理为将烘干前驱体与硫代乙酰胺放到两个瓷舟内置于管式炉中在惰性气氛下进行;其中装有硫代乙酰胺的瓷舟放置在装有MIL‑47(BDC) n+前驱体的瓷舟的气流上游;气相硫化温度为400℃‑700℃,升温速率为0.5‑2℃/min,保温时间为1‑3小时。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的水为超纯水;步骤(1)所述水和十六烷基三甲基溴化铵CTAB的体积质量比为40 mL:(1‑5)g;步骤(4)所述MIL‑47(BDC) n+前驱体和硫代乙酰胺质量比是1:(5‑10);其中钒源、对苯二甲酸BDC物质的量比为

1:(3‑15);水和钒源的体积质量比为 40mL:(0.1‑2)g;钒源和抗坏血酸物质的量比例为1:(2‑5)。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的钒源为五氧化二钒或乙酰丙酮钒;步骤(3)所述的分离为真空抽滤,所述真空抽滤时所用滤膜为直径为22微米的有机滤膜。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述加入对苯二甲酸BDC后搅拌混合溶液用时为0.5‑1个小时,步骤(2)所述水热反应的温度为180℃,水热反应时间为6个小时。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的惰性气氛为氮气或氩气。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的烘干在烘箱中进行;所述烘干的温度为50   80℃,烘干时间为10   24 h。

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7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的分离、清洗、烘干的具体操作为将MIL‑47(BDC) n+前驱体混合溶液进行真空抽滤,分别用蒸馏水、DMF清洗3‑5次,得到产物进行烘干处理。

8.根据权利要求1‑7任一项所述的方法,其特征在于,具体的制备方法采用以下步骤:(1)取20 mL超纯水于50mL反应釜内衬中,加入0.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB,

0.15g钒源,0.5g抗坏血酸用磁力搅拌器搅拌至钒源全部溶解在超纯水中,加入对苯二甲酸BDC,继续搅拌0.5h得到A溶液;

(2)将装有步骤(1)制备的A溶液的内衬放到反应釜内,然后升温至180℃,保温6个小时,自然冷却后,得到带有前驱体MIL‑47(BDC) n+的混合溶液;

(3)将步骤(2)制备的带有前驱体MIL‑47(BDC) n+的混合溶液,用DMF或蒸馏水通过真空抽滤或者离心洗涤得到黄绿色块状即前驱体MIL‑47(BDC) n+;

(4)将步骤(3)制备的前驱体MIL‑47(BDC) n+在50‑80℃下,进行烘干处理,烘干时间为

10‑24小时,得到黄绿色MIL‑47(BDC) n+粉末;

(5)将0.05g步骤(4)制备的MIL‑47(BDC) n+粉末置于瓷舟中,取0.5g硫代乙酰胺置于管式炉气流上游,在 400 ‑700℃惰性气氛条件下保温1‑3小时,升温速率为0.5‑2℃/min,自然冷却,得到中空管状V3S4@C纳米复合材料。

9.一种权利要求1‑8任一项所述的方法合成的MIL‑47(BDC) n+前驱体,其特征在于,制备得到的前驱体MIL‑47(BDC)n+颜色为灰绿色。

10.一种权利要求9所述MIL‑47(BDC) n+前驱体的应用,其特征在于,应用于锂/钠/钾离子电池负极材料。