[发明专利]一种高比容量铋纳米粒复合ZIF-8负极材料及其制备方法和应用

摘要

本发明属于锂离子电池领域，公开了一种高比容量铋纳米粒复合ZIF‑8负极材料及其制备方法和应用。本发明利用在甲醇溶液的环境，使六水硝酸锌中的锌离子(Zn²⁺)和2‑甲基咪唑配体进行配合形成ZIF‑8前驱体，通过氮气惰性气体保护氛围高温碳化处理后，Zn²⁺被ZIF‑8中的热解碳还原成锌单质(Zn)，形成Zn@NC，最后通过简单的置换反应(Bi³⁺+Zn→Bi+Zn²⁺)将Bi原位取代Zn，最终得到Bi@NC。得到的Bi@NC极大提高了Bi的导电性，有利于内阻的减小和电子的传输，提高了反应动力学性能；同时缓解了其在充放电过程中的体积膨胀，提高了其可逆比容量和循环稳定性。

主权项

1.一种高比容量铋纳米粒复合ZIF‑8负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将六水硝酸锌和2‑甲基咪唑分别加入到无水甲醇中，超声使溶液变得均匀澄清；(2)将步骤(1)中六水硝酸锌的甲醇溶液倒入2‑甲基咪唑的甲醇溶液中，搅拌至溶液出现白色浑浊；(3)将步骤(2)中出现白色浑浊的混合溶液转移至高压反应釜中静置反应，反应结束后离心除去上清液，再对下层的沉淀进行清洗、干燥即得白色ZIF‑8前驱体；(4)将干燥后的白色ZIF‑8前驱体在氮气的保护氛围中碳化，得到黑色Zn@NC中间产物；(5)将步骤(4)中的Zn@NC中间产物加入的无水乙醇中，然后加入三氯化铋，搅拌至溶液混合均匀；(6)将步骤(5)中搅拌均匀的混合溶液转移至高压反应釜中静置反应，然后将所得反应液离心，去除上清液并对下层沉淀进行清洗干燥即得目标产物Bi@NC沉淀。