[发明专利]Cu-BTC衍生的十面体Cu1.8Se/C复合材料制备方法

说明书

一种Cu‑BTC衍生的十面体Cu_1.8Se/C复合材料的制备方法，包括金属有机骨架Cu‑BTC的制备和Cu_1.8Se/C的合成。本发明制备的金属有机骨架Cu‑BTC衍生的十面体Cu_1.8Se/C复合材料，保持了规则的十面体结构，形貌较为完整、不易团聚，产物纯度高，具有较高的比表面积和孔隙率，表现出优良的储锂性能，导电性良好；具有非常好的循环稳定性和较高放电比容量，在100 mA g^‑1的电流密度下，首次放电比容量为1078.7 mAh g^‑1，经过100次充放电循环后，其放电比容量为942.6 mAh g^‑1，且它的库伦效率高，可用于充当锂离子电池中的负极材料。

技术领域

本发明涉及纳米功能材料制备技术领域，具体涉及一种由金属有机骨架Cu-BTC衍生的新型纳米复合材料Cu_1.8Se/C的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，储能和应用是目前人类社会亟待解决的重要问题。锂离子电池，因其具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保、无记忆效应和便于携带等优点被认为是最有前途的能源存储和传输设备，可广泛应用于军事和民用电子类产品，例如：新能源电动车、手机、笔记本电脑、相机等许多数码电子产品。随着社会的发展和科技的进步,面对锂离子电池用于便携式电子设备和混合动力电动车的社会需求日益增加,因此制备和研究新型电极材料用以提高传统电极材料的性能已引起了人们广泛的关注,对合成具有更高比容量、更好的循环性能、更长的循环寿命和低成本的锂离子电池提出了新的要求。

负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，直接影响着整个电池的储锂特性。研究发现，在正极材料比容量一定的情况下，当负极材料的比容量为300～1000mAh g^-1时，电池总的比容量随着负极材料比容量的上升几乎成线性增加；当负极材料的比容量超过1000mAh g^-1后电池总的比容量变成微弱上升，其趋势逐渐接近一条直线。基于此，研究与开发一种具有适宜比容量的锂电负极材料是很有必要的。

硒具有很好的密度和导电性，相较于过渡金属氧化物和硫化物，金属硒化物具有更高的能量密度和倍率性能，在锂离子电池领域的研究相对较少。但是作为一种基于转化反应的负极材料，金属硒化物与金属氧化物和硫化物一样无法避免在充放电点过程中产生结构塌陷和体积膨胀效应，导致活性材料破碎和粉化，容量快速衰减。为了缓冲膨胀应力，这造成了电池容量衰减及使用寿命缩短等现象、目前采取的主要改性方法是与力学性能优异的碳材料进行复合，以及制备多孔微纳米结构

金属有机骨架复合物(metal-organic frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子通过配位键自组装形成的具有分子孔隙的有机-无机杂化材料，它具有比表面积大、孔隙率高、结构可控等优点，但是以MOF材料直接作为电极的锂离子电池存在比容量较小等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能优异的Cu-BTC衍生的十面体Cu_1.8Se/C复合材料的制备方法，该方法所用原料成本低，制备工艺简单。

本发明的另一目的在于提供上述复合材料作为锂电池负极材料的应用。

本发明的目的按如下技术方案实现：

一种Cu-BTC衍生的十面体Cu_1.8Se/C复合材料的制备方法，包括金属有机骨架Cu-BTC的制备和Cu_1.8Se/C的合成，其特征在于：所述金属有机骨架Cu-BTC的制备具体是将Cu(NO₃)₂·3H₂O和聚乙烯醇溶解于甲醇和超纯水的混合溶液中，经过磁力搅拌形成A溶液；取1,3,5-苯三甲酸，溶解于甲醇和超纯水的混合溶液中，经过磁力搅拌，形成B溶液；将B溶液缓慢加入A溶液中，再加入三乙胺，搅拌均匀，室温环境下静置24h，之后通过离心洗涤、干燥，收集Cu-BTC沉淀。