【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源电子材料，涉及一种具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂的制备及其在锂硫电池夹层中的应用。
技术介绍
1、锂硫电池具有能量密度大、成本低、环境友好等优点，被认为是未来储能技术的重要发展方向。尽管有上述优点，但由于硫的绝缘性质，充放电过程中的体积变化，特别是多硫化锂(lipss)溶解和穿梭问题，导致硫损失和电池循环性能差，阻碍了锂硫电池的实际应用。目前，多种金属基催化剂，如金属(如pt、ni、co)纳米颗粒(z.-y.wang,b.zhang,s.liu,g.-r.li,t.yan,x.-p.gao,nickel-platinum alloy nanocrystallites with high-indexfacets as highly effective core catalyst for lithium-sulfur batteries,advanced functional materials 2022,32,2200893.)、金属化合物(m.j.theibault,c.r.mccormick,s.lang,r.e.schaak,h.d.high entropy sulfide nanoparticlesas lithium polysulfide redox catalysts,acs nano 2023,17,18,18402-18410.)、金属有机框架(x.li,y.xiao,q.zeng,l.xu,s.guo,c.zheng,q.zhang,s.huang,manipulatingor
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法，通过自模板和自还原策略，制备具有多功能的夹层材料，其具有催化性、物理阻挡性及化学吸附性，使用其组装的锂硫电池具有高效的lipss穿梭抑制性。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法，具体步骤如下：
4、(1)称取0.6g co(no3)2·6h2o和1.2g 2-甲基咪唑溶于60ml去离子水中，搅拌2h，离心烘干得到zif-67；
5、(2)称取0.3～0.6g zif-67与0.1～0.3g ctab分散于20ml去离子水，搅拌30min，命名为溶液a；
6、(3)称取2.8g的三聚氰胺溶于60ml去离子水，在水浴锅中搅拌，且升温至60℃；
7、(4)量取5.5ml的甲醛加入至步骤(3)的混合溶液中，搅拌至混合液澄清，命名为溶液b；
8、(5)将溶液a加入至溶液b中，并向混合液中滴加0.2～1ml冰醋酸，搅拌1～2h；
9、(6)将步骤(5)所得产物离心，用去离子水洗涤，烘干得到含钴离子的密胺树脂球(命名为mf-ctab-co)；
10、(7)将mf-ctab-co在ar保护下，加热至300～500℃，保温1～3h，继续升温至700～1000℃，保温0.5～3h，升温速率为5℃/min，降温至室温后，得到最终样品。
11、优选的，步骤(2)中加入的zif-67的质量为0.5g。
12、优选的，步骤(2)中加入的ctab的质量为0.2g。
13、优选的，步骤(5)中加入的冰醋酸的体积为0.5ml。
14、优选的，步骤(5)中的反应时间为1.5h。
15、优选的，步骤(7)中的第一阶段碳化温度为450℃。
16、优选的，步骤(7)中的第一阶段保温时间为3h。
17、优选的，步骤(7)中的第二阶段碳化温度为800℃。
18、优选的，步骤(7)中的第二阶段保温时间为1h。
19、一种具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂的应用，用于锂硫电池的夹层材料。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
21、(1)本专利技术以zif-67为自牺牲模版，ctab为添加剂，在冰醋酸催化作用和刻蚀作用下，使三聚氰胺和甲醛的低聚物进一步缩合，同时伴随zif-67分解，从而形成mf-ctab-co，再利用分段热解法，首次合成锚定在n、o共掺杂碳框架中的具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂(co/noc)，最后将其作为锂硫电池夹层材料使用，不仅有效抑制了lipss的穿梭效应，还提升了锂硫电池的比容量，所组装的锂硫电池在1c时的初始比容量高达1043.82mahg-1，所得夹层材料性能优于大部分已报道的夹层材料。
22、(2)本专利技术工艺简单，并且耗时短，适合规模化工业生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中ZIF-67的加入量为0.5g。
3.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中CTAB的加入量为0.2g。
4.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中冰醋酸的加入量为0.5mL。
5.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中反应时间为1.5h。
6.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)中的第一阶段碳化温度为450℃。
7.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)中的
8.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)中的第二阶段碳化温度为800℃。
9.根据权利要求1所述的具有Co-O2N2配位结构的Co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)中的第二阶段保温时间为1h。
...【技术特征摘要】
1.一种具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中zif-67的加入量为0.5g。
3.根据权利要求1所述的具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中ctab的加入量为0.2g。
4.根据权利要求1所述的具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中冰醋酸的加入量为0.5ml。
5.根据权利要求1所述的具有co-o2n2配位结构的co单原子催化剂夹层材料的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：李梅，苑化明，林天恩，张云强，崔家喜，葛健，郑利瀛，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。