[发明专利]一种熔盐电池用的银-氧化铁多孔纳米立方体负极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种熔盐电池用的银‑氧化铁多孔纳米立方体负极材料的制备方法，其包括提供普鲁士蓝；将普鲁士蓝分散到水或乙醇中形成分散液；将硝酸银溶液加入分散液中搅拌形成银和普鲁士蓝纳米立方体，银离子向普鲁士蓝渗透以进入普鲁士蓝纳米立方体的空位；将银和普鲁士蓝纳米立方体放入管式炉煅烧得到银‑氧化铁多孔纳米立方体。根据本发明的熔盐电池用的银‑氧化铁多孔纳米立方体负极材料的制备方法，银离子向普鲁士蓝渗透的过程在溶液中进行，可以实现沉积金属元素的均匀分散，该制备方法操作简便，成本低，合成效率高，经过硝酸银和普鲁士蓝浸渍，可以实现银离子进入普鲁士蓝纳米立方体的空位，利用金属框架约束银离子，达到结构稳定的效果。

技术领域

本发明涉及能源材料，更具体地涉及一种熔盐电池用的银-氧化铁多孔纳米立方体负极材料的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，能源需求也在不断增长，可再生能源技术的发展对先进的储能系统有更高的要求。以锂离子电池为例，其作为高效的储能设备之一，已被广泛应用于日常生活中。但能量密度、速率能力和循环稳定性方面还需要科研人员不断优化。普鲁士蓝(PB)是一类过渡金属的氰化物，具有铁基金属-有机框架结构，它的特点是开放的框架、大的间隙位置和稳定性，在电极材料中具有巨大的潜力，并已经被广泛用于电极材料的研究。银元素可以降低电荷转移电阻，在电极材料上沉积银可以提高电极材料的氧化还原反应速率，从而显著提高电极材料的电化学反应活性，因此电极材料与银元素复合是改善电极材料性质的方法之一。

目前据文献报道，已有一些方法实现金属-普鲁士蓝的复合。

如Chunjin Shi等人先用乙酸对普鲁士蓝类似物进行刻蚀，酸刻蚀能够使骨架部分解离，从而普鲁士蓝暴露出不饱和金属中心，这些不饱和金属中心与溶液中金属形成化学键从而达到复合的目的(Advanced science2021,7:8)。具体地，通过超声将20mg普鲁士蓝类似物立方体分散到乙酸(5mL)和乙二醇(40mL)的混合溶液中，然后添加0.4mmoL TiF₄。彻底混合后，将悬浮液转移到60mL高压反应釜中，并在180℃下加热8h，最终得到普鲁士蓝类似物与TiO₂的复合结构。但是，酸对普鲁士蓝的刻蚀需要在高压反应釜中进行，对酸浓度、反应时间、反应温度需要精确调控。

如Yasuaki Einaga(Inorg.Chem.2012,51,6,3648–3655)等人利用K₄Fe(CN)₆溶液和金属盐(Co(NO₃)₂，Ni(NO₃)₂，KNO₃)溶液混合反应实现了金属离子(K⁺)进入普鲁士蓝纳米立方体结构的空位，Co²⁺和Ni²⁺替代了普鲁士蓝纳米立方体顶点位置的Fe²⁺，该反应是在普鲁士蓝纳米立方体形成过程中引入金属离子，但这种方法并不是对所有离子都适用。

如Sudip Mukherjee等人用银盐(AgNO₃)和铁氰化钾K₃Fe(CN)₆反应，银离子替换了钾离子，合成了Ag₃Fe(CN)₆(ACS Biomater.Sci.Eng.2020,6,1,690-704)的普鲁士蓝纳米结构。具体地，将5mL的K₃Fe(CN)₆加入5mL的AgNO₃中搅拌1-2分钟，将PVP加入反应混合物中，连续搅拌混合物6小时，最终得到Ag₃Fe(CN)₆纳米材料，但不是类似普鲁士蓝纳米立方体结构，对纳米材料而言形貌是非常重要的，形貌变化常常会引起性质和功能随之发生变化。同时该报道指出了银离子在弱酸(PH＝6)条件下会发生解离，合成的Ag₃Fe(CN)₆为非稳定结构。

发明内容