[发明专利]一种棒状双金属氧化物材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有优良电化学性能的棒状双金属氧化物材料及其制备方法。该双金属氧化物的前驱体MOFs材料形貌规整，尺寸均一，在空气氛围下一定温度煅烧后得到的双金属氧化物较好地保留了前驱体的形貌和结构特征，棒状形貌使得该材料在作为锂离子电池的负极材料时更有利于锂离子的传输，从而表现出与传统的石墨电极相比更为优异的电化学性能，该材料的成功合成及应用对探索更加优良电容性能材料的工业化生产具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种具有优良电化学性能的棒状双金属氧化物，具体地，该材料以MOFs作为前驱体，形成一种均一棒状结构并在电化学方面的应用，属于化工应用技术领域。

背景技术

随着信息化的日益深入，化石燃料迅速消耗以致枯竭，能源危机浮出水面，人们对于价格低廉、绿色环保能源的需求与日俱增。近年来，可再生新型能源如风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能等逐渐引起科研工作者的广泛关注，但这些能源都依赖于大自然的不可靠性，能源具有间歇性且不能直接应用于电网中。因而，寻求一种可靠简单快捷可持续的储能装置对于新型能源的有效利用是至关重要的。其中，锂离子电池因具有高电压、体积小、质量轻、高能量密度、低自放电率、寿命长、无污染、无记忆效应等突出优点而从众多储能装置中脱颖而出。负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其材料的优劣直接影响到电池的性能，以四氧化三钴(Co₃O₄)和氧化镍(NiO)为代表的过渡金属氧化物MOx(M＝Co、Mn、Ni、Cu和Fe等)因其较高的理论比容量(为传统负极材料石墨的2-3倍)而成为国内外研究热点。

据研究，过渡金属氧化物虽可获得高的首次充放电容量，然而，随着循环圈数的增加，材料的结构易于发生坍塌、体积变化较大从而导致容量衰减迅速、循环寿命较短等问题。因此，对过渡金属氧化物进行复合以及对其结构和形貌的调控，获得具有更高性能的过渡金属氧化物是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种具有优良电化学特性的棒状双金属氧化物材料及其制备方法及应用。该方法简单快速，极大地缩短了反应周期，使得目标产物在锂电负极的应用中表现出优异的电化学性能。

技术方案：本发明的一种棒状双金属氧化物材料是NiO-NiCo₂O₄，是以MOFs为前驱体制备而得，该材料呈均一棒状分布，材料保持了MOFs所特有的多孔性和规整的形貌特征。

本发明的棒状双金属氧化物材料的制备方法包括以下步骤：

1)将Co源和Ni源与配位剂、辅助配体及表面活性剂溶解在去离子水中混合，形成混合溶液，超声波处理10-30min；

2)配置NaOH溶液，并将该NaOH溶液逐渐滴加到上述混合溶液中调节其pH；

3)将以上得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯釜中，使用微波反应器加热，设置反应温度110-170℃，反应时间30-60min；

4)将步骤3)所得的溶液自然冷却至室温，离心、洗涤，在50-70℃中真空干燥至恒重，得到玫瑰色粉末，即为双金属氧化物材料的MOFs前驱体；

5)将前驱体MOFs置于坩埚中，采用马弗炉在空气氛围下煅烧，得到黑色粉末，即为目标产物的一种棒状双金属氧化物材料。

其中：

步骤1)中所述Co源为CoCl₂·6H₂O，Ni源为NiCl₂·6H₂O。

步骤1)中所述Co源与Ni源的摩尔比值为0.5-3。

步骤1)中所述配位剂为1,4-环己二酸，所述辅助配体为1,10-邻菲罗啉，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP。