【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料，涉及电极材料及其制备方法，具体涉及一种高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、采用适当的正负容量比(n/p＜3)，低的电解液和容量比(e/c<10μl mah-1)和高负载正极(>4mah cm-2)是实现高能量密度锂金属电池的必要条件。初始组装中负极集流体不含锂金属的无负极锂金属电池被认为是解决能量密度的先进技术。然而，无负极电池中的集流体界面仍然面临着不均匀锂沉积的严峻挑战。非均质的锂沉积层与液体电解质间发生的不可控副反应会严重限制无负极锂金属电池的循环稳定性。同时，在适当的正负容量比和高活性物质负载的正极下，负极的失效会进一步阻碍电池能量密度的提高。
2、最近，人们通过使用各种三维材料来控制集流体表面的锂沉积/剥离。尽管三维多孔集流体能够有效降低负极长循环过程中产生的体积膨胀，但与传统的铜箔集流体相比，高电化学活性表面积会促使集流体界面处产生局部电流密度分布不均匀。同时，在高的电流密度和锂负载量下更容易发生锂的聚集，从而引起锂枝晶的生长。胡等人利用一种焦耳热冲击法在三维碳纤维上合成的银纳米颗粒(ag nps)可有效降低锂金属还原时的成核过电位，使锂离子倾向于在亲锂位点上沉积，从而改善锂的聚集，避免锂枝晶产生。然而，高通量的锂离子传输仍然会诱导亲锂界面非均质的锂沉积，从而破坏固体电解质界面膜和产生死锂。
3、近年来，作为新兴多阳离子混合物的高熵材料在储能领域表现出独特的性能。这些性能是源于单相固溶体中随机
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种多活性吸附位点和高比表面积的高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料及其制备方法和应用，用作无锂负极锂金属电池中的负极，有效地吸附锂离子并降低其成核势垒，抑制锂枝晶的形成，促进均质锂层的产生，储存大量的金属锂。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：称取等物质的量的铁源、钴源、镍源、铜源和镉源溶于n,n-二甲基甲酰胺、去离子水和无水乙醇的混合溶液中；
5、步骤2：在混合溶液中加入与步骤1中任一金属盐等物质的量的配体2,5-二羟基对苯二甲酸持续搅拌2～6h后得到前驱体溶液；
6、步骤3：将步骤2中的前驱体溶液和碳纸置于50ml的高压反应釜中，并在高温烘箱中80～180℃水热反应8～24h，然后取出碳纸洗涤、干燥得到高熵金属有机框架feconicucdhemof-74/c复合材料。
7、本专利技术具有以下技术特征：
8、优选的，步骤1中所述的铁源包括硫酸铁、氯化铁或硝酸铁；所述钴源包括硫酸钴、氯化钴或硝酸钴；所述镍源包括硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；所述铜源包括硫酸铜、氯化铜或硝酸铜；所述镉源包括硫酸镉、氯化镉或硝酸镉。
9、优选的，步骤1中所述的混合溶液中n,n-二甲基甲酰胺、去离子水和无水乙醇的体积比为16:1:1。
10、优选的，所述的步骤3中在高温烘箱中80～150℃水热反应8～14h。
11、优选的，步骤3中所述的洗涤为用去离子水和无水乙醇交换洗涤3～5次。
12、优选的，步骤3中所述的干燥为在50～70℃下真空干燥8～16h。
13、本专利技术还保护一种如上所述的方法制备的高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料及其在无锂负极锂金属电池中用作负极的应用。
14、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
15、本专利技术通过一步水热法在三维碳基材料上原位生长了feconicucd hemof-74高熵金属有机框架，得到多活性吸附位点和高比表面积的高熵金属有机框架feconicucdhemof-74/c复合材料；等摩尔分数组成的金属元素使得整个固溶体系统的吉布斯自由能达到最小值，高熵材料的构型熵升高至最大值(δh＝tδs)，同时，多金属元素会占据固溶体内部晶格，从而形成多个吸附位点，可在锂传输过程中诱导锂的还原；并构建具有亲锂性和离子电导率的he-mofs，he-mofs作为一种结构多样性、易于离子传输、电绝缘的多孔材料，通过高熵体系来增加mof材料活性位点，多活性吸附位点和高比表面积可以有效地吸附锂离子并降低其成核势垒，同时，高比表面积的he-mofs可加速离子传输，其在高锂离子通量下具备快速锂传输和锂储存的能力，从而抑制高电流密度和锂负载量下锂的聚集，抑制锂枝晶的形成，促进均质锂层的产生，储存大量的金属锂；
16、本专利技术制备方法简单，条件易控制；所制备的的高熵金属有机框架复合材料feconicucd hemof-74/c用作无锂负极锂金属电池中的负极，表现优异的调控离子传输和储存金属锂的能力。
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1.一种高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的铁源包括硫酸铁、氯化铁或硝酸铁；所述钴源包括硫酸钴、氯化钴或硝酸钴；所述镍源包括硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；所述铜源包括硫酸铜、氯化铜或硝酸铜；所述镉源包括硫酸镉、氯化镉或硝酸镉。
3.如权利要求1所述的高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的混合溶液中N,N-二甲基甲酰胺、去离子水和无水乙醇的体积比为16:1:1。
4.如权利要求1所述的高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中在高温烘箱中80～150℃水热反应8～14h。
5.如权利要求1所述的高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的洗涤为用去离子水和无水乙醇
6.如权利要求1所述的高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的干燥为在50～70℃下真空干燥8～16h。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的方法制备的高熵金属有机框架FeCoNiCuCdHEMOF-74/C复合材料。
8.一种如权利要求7所述的高熵金属有机框架FeCoNiCuCd HEMOF-74/C复合材料的应用，其特征在于，在无锂负极锂金属电池中用作负极。
...【技术特征摘要】
1.一种高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的铁源包括硫酸铁、氯化铁或硝酸铁；所述钴源包括硫酸钴、氯化钴或硝酸钴；所述镍源包括硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；所述铜源包括硫酸铜、氯化铜或硝酸铜；所述镉源包括硫酸镉、氯化镉或硝酸镉。
3.如权利要求1所述的高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的混合溶液中n,n-二甲基甲酰胺、去离子水和无水乙醇的体积比为16:1:1。
4.如权利要求1所述的高熵金属有机框架feconicucd hemof-74/c复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：王思哲，王毅，宋浩杰，贾晓华，杨进，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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