【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属磷化物材料，具体涉及一种过渡金属磷化物纳米材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、为了满足人类对于能源使用的需求，打破电动汽车行业的壁垒，使其能够更好地发展，开发具有优良性能的新一代锂离子电池(libs)已经受到越来越多的研究者们关注。负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，影响着整个电池的电化学性能，目前，负极材料大多选择传统的石墨负极材料，但石墨材料存在与溶剂相容性差,首次充放电可逆容量低,循环寿命短等问题，因此，具有理论容量高，氧化还原电势低，热稳定性和化学稳定性高等优势的过渡金属磷化物具有良好的应用前景，过渡金属磷化物是电池负极的理想选择。
2、现有技术公开了一种碳纳米盒封装nicop纳米颗粒复合材料的制备方法，以六水合硝酸镍为镍源，六水合硝酸钴为钴源，次磷酸钠为磷源，中空碳纳米盒为碳源，去离子水作为溶剂，在水热条件下反应，依次制备α-fe2o3纳米立方体、中空碳纳米盒和中空碳纳米盒封装nicop纳米颗粒的复合材料，提高了电池的倍率性能，然而，由于li+嵌入/脱出过程中体积膨胀较大以及导电性有限，特别是在高充放电速率下，其充放电比容量低。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的电池充放电速率高时，充放电容量低，从而提供一种过渡金属磷化物纳米材料及其制备方法与应用。
2、一方面，本专利技术提供一种过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，包括如下步骤，s1，将镍源、碳源和氮源与zif-67纳米颗粒混合，加热，得到
3、在其中一些实施例中，所述步骤s1采用将镍源、碳源和氮源与zif-67纳米颗粒研磨的方式进行混合。
4、在其中一些实施例中，所述步骤s2中磷化反应的加热温度为320～350℃、磷化反应的时间为2～3h，磷化反应时的升温速率为2～5℃/min。
5、在其中一些实施例中，所述步骤s1中，在溶剂的存在下，将镍源、碳源和氮源与zif-67纳米颗粒研磨混合后得到的混合物加热，所述加热的温度为70～90℃，加热的时间为10～30min。
6、在其中一些实施例中，所述第一反应温度为500～600℃、第一反应时间为1～2h。
7、在其中一些实施例中，所述第二反应温度为800～900℃、第二反应温度为1～2h。
8、在其中一些实施例中，所述zif-67、镍源、碳源和氮源的质量比为(0.1～0.2):(0.1～0.2):(0.8～1.5):(0.1～0.3)。
9、在其中一些实施例中，所述磷源与中间体的质量比为(1～2):(0.1～0.3)。
10、在其中一些实施例中，所述溶剂为水。
11、在其中一些实施例中，所述步骤s3还包括对得到的过渡金属磷化物纳米材料冷却、洗涤、干燥。
12、可选的，所述镍源为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、硫酸镍中的至少一种。优选的，所述镍源的粒径为50～600nm。
13、可选的，所述磷源为次亚磷酸钠、植酸的至少一种。
14、可选的，所述碳源为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸中的至少一种。
15、可选的，所述氮源为双氰胺、聚苯胺和三聚氰胺中的至少一种。
16、在其中一些实施例中，所述zif-67纳米颗粒的制备方法为，在有机溶剂的存在下，将钴源、表面活性剂与2-甲基咪唑混合后，在20～30℃下反应8～12h，固液分离，洗涤干燥。
17、可选的，所述钴为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴和乙酸钴中的至少一种。
18、可选的，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
19、可选的，所述有机溶剂包括醇溶剂，优选的，所述醇溶剂为甲醇。
20、在其中一些实施例中，所述钴源、表面活性剂和2-甲基咪唑的质量比为(2～4):(2～4):(1～2)。
21、在其中一些实施例中，所述zif-67纳米颗粒溶液中钴源与有机溶剂的比例为(2～4):500，单位为g:ml。
22、另一方面，本专利技术提供一种由上述过渡金属磷化物纳米材料的制备方法制得的过渡金属磷化物纳米材料，所述过渡金属磷化物纳米材料能够应用于催化、电催化或制备负极材料中。
23、本专利技术技术方案，具有如下优点：
24、本专利技术提供的一种以zif-67为骨架衍生的n掺杂多孔碳负载过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，包括如下步骤，s1，将镍源、碳源和氮源与zif-67纳米颗粒混合，加热，得到中间体；s2，在惰性气体的存在下，磷源与中间体发生磷化反应得到前驱体；s3，将前驱体在第一温度下反应第一时间后，在第二温度下反应第二时间得到过渡金属磷化物纳米材料。本专利技术通过磷化、氮化再碳化，最终得到以zif-67为骨架衍生的n掺杂多孔碳负载nicop电极材料。其中，由于葡萄糖具有还原性，在加热过程中，能够将ni盐还原成ni单质，再将ni单质与zif-67上的钴元素形成稳定的ni-co-o金属氧化物，通过磷化反应形成前驱体，在经过氮化和碳化反应，得到n掺杂多孔碳负载过渡金属磷化物纳米材料，提高了其作为负极材料时电池循环容量保持率，并能够在较高的充放电速率下保持稳定的充放电性能。
25、本专利技术提供的一种过渡金属磷化物纳米材料的制备方法制得的过渡金属磷化物纳米材料对环境友好，符合可持续发展的要求，且成本低。
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1.一种过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S1采用将镍源、碳源和氮源与ZIF-67纳米颗粒研磨的方式进行混合；和/或，
3.根据权利要求2所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，在溶剂的存在下，将镍源、碳源和氮源与ZIF-67纳米颗粒研磨混合后得到的混合物加热，所述加热的温度为70～90℃，加热的时间为10～30min；和/或，
4.根据权利要求3所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述ZIF-67、镍源、碳源和氮源的质量比为(0.1～0.2):(0.1～0.2):(0.8～1.5):(0.1～0.3)；和/或，
5.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S3还包括对得到的过渡金属磷化物纳米材料冷却、洗涤、干燥；和/或，
6.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述ZIF-67纳米颗粒的制备方法为，在有机溶剂的存在下
7.根据权利要求6所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述钴为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴和乙酸钴中的至少一种；和/或，
8.根据权利要求7所述过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述钴源、表面活性剂和2-甲基咪唑的质量比为(2～4):(2～4):(1～2)；
9.一种过渡金属磷化物纳米材料，其特征在于，所述过渡金属磷化物纳米材料由权利要求1-8任一项所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法制得。
10.一种权利要求9所述的过渡金属磷化物纳米材料在催化、电催化或制备负极材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s1采用将镍源、碳源和氮源与zif-67纳米颗粒研磨的方式进行混合；和/或，
3.根据权利要求2所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，在溶剂的存在下，将镍源、碳源和氮源与zif-67纳米颗粒研磨混合后得到的混合物加热，所述加热的温度为70～90℃，加热的时间为10～30min；和/或，
4.根据权利要求3所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述zif-67、镍源、碳源和氮源的质量比为(0.1～0.2):(0.1～0.2):(0.8～1.5):(0.1～0.3)；和/或，
5.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s3还包括对得到的过渡金属磷化物纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，杨星宇，陈玉君，周晓燕，李伟，董园初，栗云鹏，耿伟翔，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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