本发明专利技术属于材料化学领域，公开了一种锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料及其制法。所述方法为：(1)UIO-66金属有机骨架材料的合成：(2)Pt/UIO-66复合材料的制备：将UIO-66金属有机骨架材料与含铂元素的溶液进行超声分散，离心，烘干，研磨，通入还原性气体并采用程序升温进行还原，得到Pt/UIO-66复合材料。本发明专利技术将Pt负载于具有大比表面积、大孔容微孔结构的金属有机骨架材料UIO-66中，可以有效提高Pt组分与载体的附着力，直通的孔道有利于氧气和活性氧的传输，从而提高电池的比容量以及循环性能；本发明专利技术的制备方法简单易操作，适合大规模工业生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料化学领域，涉及一种复合材料，具体涉及一种以金属有机骨架材料为载体的锂空电池阴极用的Pt/UIO-66复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着人类社会的不断发展，能源枯竭、环境污染日益严重，寻找新型的无污染能源越来越受到人们的关注。锂空电池是一种以金属锂为负极，空气(氧气)作为阴极活性物质，通过氧气与锂之间的化学反应实现化学能和电能相互转化的一类锂二次电池。与锂离子二次电池相比，锂空电池具有极高的理论容量，以负极锂的质量计算，可达11140Wh/kg，与石油相当。因此锂空电池被认为是一种具有高能量密度、环境友好、易小型化且廉价易得的二次电池，也被认为是未来动力电池首选，极具规模化应用价值和前景。然而，受限于阴极氧还原和析氧反应效率的影响，锂空电池仍存在循环性能差，过电压大以及倍率性能差等缺点，成为阻碍锂空电池实际应用的最大瓶颈。而这其中电池阴极起着不可忽略的作用。因此开发一种合适的阴极材料,可以降低充放电过电压、提高充放电效率和可逆性，这对于锂空电池的发展以及规模化应用有着深远的意义。目前，人们多采用炭材料(活性炭、碳纳米管，石墨烯等)负载贵金属或非贵金属作为锂空电池阴极材料。为了寻求更高性能必须开发新型阴极材料。MOFs材料作为多孔材料的新兴成员，具有孔隙结构和表面性能可调、高比表面积和孔容、均一的孔径分布以及不饱和金属位点等独特性质，因此，MOFs材料有望成为性能优良的全新锂空电池阴极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有锂空电池阴极材料催化活性不够和循环性能差等缺陷，提供一种锂空电池阴极用的Pt/UIO-66复合材料。本专利技术将贵金属Pt均匀分散在微孔金属有机骨架UIO-66晶体中，制备出了能够提高电池的比容量以及循环性能的Pt/UIO-66复合材料。本专利技术的另一目的在于提供上述锂空电池阴极用的Pt/UIO-66复合材料的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料，是以UIO-66金属有机骨架材料为载体，将Pt均匀负载于UIO-66金属有机骨架材料中得到。所述锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)UIO-66金属有机骨架材料的合成：(2)Pt/UIO-66复合材料的制备：将UIO-66金属有机骨架材料与含铂元素的溶液进行超声分散，离心，烘干，研磨，通入还原性气体并采用程序升温进行还原，得到Pt/UIO-66复合材料。步骤(2)所述含铂元素的溶液中Pt和UIO-66金属有机骨架材料的重量比为：(1-10)：100；步骤(2)所述UIO-66金属有机骨架材料与含铂元素的溶液的质量体积比为(0.05-0.1)g：(5-15)ml。步骤(2)所述含铂元素的溶液为氯铂酸溶液。步骤(2)所述程序升温具体为：(a)升温过程：以0.3-1.0℃/min的速度从室温升至150-250℃；(b)恒温过程：于150-250℃保持1-3h；(c)降温过程：自然降温。步骤(2)所述超声分散的时间为10-30min，步骤(2)所述离心转速为7000-9000r/min，离心时间为10-20min；所述还原采用的气体为氢气。步骤(2)所述超声功率200-300W；频率40KHZ。步骤(2)所述烘干的温度为100-140℃；烘干时间12-24h。步骤(1)所述UIO-66金属有机骨架材料的合成的具体方法为将的ZrCl4和对苯二甲酸(H2BDC)溶解于有机溶剂中，室温下搅拌溶解，将溶液移入水热反应釜内，程序升温进行水热反应，升温程序为：以5-10℃/min从室温加热至100-150℃，并保温20-28h，之后再以0.4-0.6℃/min的降温速率降至室温，后续处理，制得UIO-66金属有机骨架材料。所述ZrCl4：对苯二甲酸：有机溶剂为(0.25-0.35)g：(0.15-0.25)g：(40-60)mL；所述有机溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)；所述搅拌时间为10-30min。所述后续处理是指将水热反应产物用DMF过滤，氯仿浸泡，离心，于100-140℃下干燥12-24h。所述浸泡时间为12-48h。UIO-66主要是通过Zr4+与对苯二甲酸配位而形成的一种金属有机骨架，具有较高的比表面积和孔容，孔径约为并且具有很好的水热稳定性和化学稳定性以及机械性能，其较小的孔径一方面有利于Pt催化剂的固定以及大小的控制，另一方面有利于氧气的吸附，直通的孔道利于氧和活性氧的迁移，同时其良好的稳定性有助于其作为阴极材料在制作和使用过程中保持原始的骨架结构。因此，本专利技术制备的材料能够提高充放电容量和循环性能。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术将活性组分Pt负载于具有大比表面积、大孔容微孔结构的金属有机骨架材料UIO-66中，可以有效提高Pt组分与载体的附着力，直通的孔道有利于氧气和活性氧的传输，从而提高电池的比容量以及循环性能；(2)本专利技术通过浸渍法将Pt负载于UIO-66多孔材料而形成Pt/UIO-66复合材料，能使Pt以纳米小颗粒形式均匀地铺展在UIO-66的骨架内；(3)本专利技术的制备方法简单易操作，适合大规模工业生产。附图说明图1是实施例2制备的Pt/UIO-66复合材料及UIO-66金属有机骨架材料(UIO-66)的XRD衍射图；图中的Pt/UIO-66为Pt/UIO-66复合材料；图2是实施例2制备的Pt/UIO-66复合材料(图2a)及UIO-66金属有机骨架材料(图2b)的SEM图；图3是实施例2制备的Pt/UIO-66复合材料及UIO-66金属有机骨架材料(UIO-66)的N2吸附/脱附等温线(图3a)和孔径分布图(图3b)；图中的Pt/UIO-66为Pt/UIO-66复合材料；图4是实施例2制备的Pt/UIO-66复合材料的TEM图；图5是实施例1和2制备的Pt/UIO-66复合材料以及活性炭材料(AC)用于阴极材料的完全放电曲线(电流密度100mA/g)；图6是实施例2制备的Pt/UIO-66复合材料用于阴极材料的循环性能图(电流密度100mA/g，限定容量2000mAh/g)。具体实施方式下面结合实施对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)将0.26g的ZrCl4和0.18g的对苯二甲酸H2BDC溶解于40mL二甲基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂空电池阴极用Pt/UIO‑66复合材料，其特征在于：是以UIO‑66金属有机骨架材料为载体，将Pt均匀负载于UIO‑66金属有机骨架材料中得到。
【技术特征摘要】
1.一种锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料，其特征在于：是以UIO-66
金属有机骨架材料为载体，将Pt均匀负载于UIO-66金属有机骨架材料中得到。
2.根据权利要求1所述锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料的制备方法，
其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)UIO-66金属有机骨架材料的合成：
(2)Pt/UIO-66复合材料的制备：
将UIO-66金属有机骨架材料与含铂元素的溶液进行超声分散，离心，烘干，
研磨，通入还原性气体并采用程序升温进行还原，得到Pt/UIO-66复合材料。
3.根据权利要求2所述锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料的制备方法，
其特征在于：步骤(2)所述含铂元素的溶液中Pt和UIO-66的重量比为(1-10)：
100；步骤(2)所述UIO-66金属有机骨架材料与含铂元素的溶液的质量体积比
为(0.05-0.1)g：(5-15)ml。
4.根据权利要求3所述锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料的制备方法，
其特征在于：所述含铂元素的溶液为氯铂酸溶液。
5.根据权利要求2所述锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料的制备方法，
其特征在于：步骤(2)所述程序升温具体为：
(a)升温过程：以0.3-1.0℃/min的速度从室温升至150-250℃；
(b)恒温过程：于150-250℃保持1-3h；
(c)降温过程：自然降温。
6.根据权利要求2所述锂空电池阴极用Pt/UIO-66复合材料的制备方法，
其特征在于：步骤(2)所述超声...
【专利技术属性】
技术研发人员：李忠，许锋，李东东，彭俊洁，王海辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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