[发明专利]多孔碳材料及其制备方法无效
申请号: | 200710149065.2 | 申请日: | 2007-09-07 |
公开(公告)号: | CN101143719A | 公开(公告)日: | 2008-03-19 |
发明(设计)人: | 林东民;李晶姬;咸龙男;朴灿镐 | 申请(专利权)人: | 三星SDI株式会社 |
主分类号: | C01B31/02 | 分类号: | C01B31/02;C01B31/08 |
代理公司: | 北京市柳沈律师事务所 | 代理人: | 宋莉 |
地址: | 韩国*** | 国省代码: | 韩国;KR |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 多孔 材料 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及多孔碳材料及其制备方法。
背景技术
通常,碳材料由非石墨碳形成并具有六方晶系晶体结构。已知碳材料在c-轴方向上具有范德华键并且在与c-轴垂直的表面上具有共价键,导致高的各向异性。碳材料还具有高的比表面积和良好生长(well-developed)的孔结构,因而广泛应用于各种领域。
例如,多孔碳材料可以用作锂二次电池的负极活性材料。碳材料在锂二次电池的负极中储存锂离子,并且由于孔在多孔碳材料的颗粒中良好地生长,离子可以容易地迁移。因此,多孔碳材料可以用作高容量低-导电的负极活性材料的基体。
多孔碳材料还可以在它们的表面上储存大量的电荷,因而可以用作电化学双层电容器的电极材料或用作用于软水器的离子吸收的电极材料。
多孔碳材料可以采用溶胶凝胶法、模板法等制备。例如,一种制备多孔碳材料的方法包括在临界条件下交联间苯二酚和甲醛且然后加热所得材料。制备多孔碳材料的可替代的方法采用有序介孔硅颗粒作为模板。
发明内容
在本发明的一个实施方式中,制备多孔碳材料的方法使用配位聚合物。
在本发明的另一实施方式中,采用所述方法制备多孔碳材料。
根据本发明的实施方式,制备多孔碳材料的方法包括通过处理配位聚合物形成碳-金属氧化物复合物,并且从该碳-金属氧化物复合物中除去金属氧化物。该方法可以进一步包括其中该配位聚合物在惰性气氛中热处理以产生碳-金属复合物的第一热处理工艺,以及其中该碳-金属复合物在含氧气氛中热处理以产生碳-金属氧化物复合物的第二热处理工艺。
该配位聚合物可以是下式1表示的具有晶胞(unit cell)结构的化合物,
式1
MxLySz
在式1中,M是选自过渡金属、13族金属、14族金属、15族金属、镧系元素、锕系元素及其组合的金属。L是与至少两个金属离子同时形成离子或共价键的多齿配体。S是与一个金属离子形成离子或共价键的单齿配体。当可以结合在金属离子上的L的官能团数为d时,则x、y和z为满足yd+z≤6x的整数。
根据本发明的另一实施方式,多孔碳材料的平均孔径为约10nm~约100nm,并且其d002为约3.35~约3.50。
在一个实施方式中,该多孔碳材料可以具有多边形状。
在另一实施方式中,该多孔碳材料可以具有针状或片状颗粒。
附图说明
当结合附图考虑时,参考以下详细描述,本发明的上述和其它特点和优点将变得更加明晰,其中:
图1是根据实施例1制备的配位聚合物晶体的扫描电子显微镜(SEM)图像;
图2是根据实施例1制备的碳-镍复合物的SEM图像;
图3是根据实施例1制备的碳-氧化镍复合物的SEM图像;
图4a和4b是根据实施例1制备的多孔碳材料的不同放大倍率的SEM图像;
图5是根据实施例1制备的多孔碳材料的X-射线衍射(XRD)图;
图6是说明在根据实施例1制备的多孔碳材料上氮吸附效果的图;
图7是根据实施例2制备的多孔碳材料的XRD图;
图8是说明在根据实施例2制备的多孔碳材料上氮吸附结果的图;和
图9是说明根据实施例3和4制造的电池的测得的容量的图。
具体实施方式
在本发明的一个实施方式中,通过加热配位聚合物化合物以制备碳-金属氧化物复合物且然后从碳-金属氧化物复合物中除去金属氧化物而得到多孔碳材料。
该配位聚合物提供了合成复合物的新途径,并且与式2表示的普通配位化合物相比,含有具有一、二或三维形态的重复单元。
式2
二维配位聚合物的例子是式3表示的化合物。
式3
在式3中,M、L和S定义如下。
在式3的二维配位聚合物中,四个具有多官能团的配体(L)(以下称为多齿配体)和两个单齿配体(S)与金属(M)原子配位。该多齿配体(L)还与其它临近的金属(M)原子配位。在此情形下,式3的二维配位聚合物的金属(M)原子像在式2的普通配位化合物中一样为配体提供配位点。但是,式3的二维配位聚合物的配体同时与多个金属原子配位。其中一个配体同时与两个金属配位(如式3中一样)的多齿配体形成总体上具有非常规则的晶格结构的配位聚合物。这种结构可以延伸为三维结构。这是因为,与在平面型配位聚合物中不同,式3的多齿配体可以进一步与位于它们之上或之下的金属原子或配体配位以形成三维配位聚合物。
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