CN115148977B 一种含单原子的碳材料的制备方法及其在锂硫电池中的应用 （郑州中科新兴产业技术研究院）

XiaokaiSongetal..NitrogenandCobaltCodopedHo一种含单原子的碳材料的制备方法及其在本发明公开了一种含单原子的碳材料的制碳化表面吸附了金属元素掺杂的氧化锌纳米颗有催化活性的含单原子的碳材料，包括以下步粒通过静电作用吸附在锌基金属有机骨架材料硫电池正极极片中活性物质硫的载体材料的应2（3）将氧化锌纳米颗粒X-ZnO通过静电作用吸附在锌基金属有机骨架材料Zn-MOF表面将锌盐、掺杂金属盐溶解在二甲基亚砜中，所述锌盐中的锌与掺杂在搅拌条件下缓慢加入过量的浓度为0.1g/ml的四甲基氢氧化铵的乙醇溶液，所述四烘箱中60℃烘干4~12小时获得金属元素掺杂的氧化锌纳米颗粒X-ZnO。复合材料的制备方法为：将金属元素掺杂的氧化锌纳米颗粒X-ZnO和锌基金属有机骨架材杂的氧化锌纳米颗粒X-ZnO和锌基金属有机骨架材料Zn-MOF的摩尔比为1:1℃的条件下保温12~24h，其中碳/硫复合正极材料中含单原子的碳材料的质量占比为5%~34一种含单原子的碳材料的制备方法及其在锂硫电2Sn通过将正极硫负载在具有良好的电子电导和离子电导性同时又限制多硫化物扩散的多孔5[0013]所述步骤一中锌基金属有机骨架材料为有且仅含有锌金属的金属离子和有机配中锌盐中锌与掺杂金属盐或混合盐中金属的摩尔比为1000[0021]所述步骤三中将X-ZnO纳米颗粒通过静电作用吸附在Zn-MOF材料表面，具体是将X-ZnO纳米颗粒的一种或者多种和Zn-MOF材料按照一定比例分散在去离子水、乙醇或甲醇[0022]所述氧化锌纳米颗粒X-ZnO和锌基金属有机骨架材料Zn-MOF的摩尔比为1:1000~[0023]所述步骤四中惰性气体为氮气或氩气，碳化温度为800～1100℃,碳化时间为1~46保护气氛下，通过熔融灌硫的方式使硫粉与含单原子的碳材料混合得到碳/硫复合正极材7[0047]图7为本发明实施例和对比例制备的碳材料载硫后在锂硫电池中0.5C电流密度下[0048]图8为本发明实施例和对比例制备的碳材料载硫后在锂硫电池中不同倍率性能[0049]图9为本发明实施例和对比例制备的碳材料载硫后在锂硫电池中对应图8倍率性[0050]图10为本发明实施例和对比例制备的碳材料载硫后在锂硫电池中循环伏安曲线的XPS图横坐标为电子结合能（Bindingenergy纵坐标为电子强度（Intensity所得的capacity所得的充放电曲线图，横坐标为克容量（Specificcapacity纵坐标为电压（Voltage所得的循环伏安曲线图，横坐标为电压（Pontential纵坐标为电流8H6N24O[0059]Ni-ZnO的制备：把0.5mmol（124.4mg）的四水合醋酸镍（C4H14NiO8）和10mmol加入到上述混合溶液中，最后通过离心将沉淀物收集，离心转速为6000r/min，离心时间[0060]Co-ZnO的制备：把0.5mmol（124.5mg）的四水合醋酸钴（C4H14CoO8）和10mmol乙醇溶液缓慢加入到上述搅拌状态下的二甲基亚砜溶液中。然后将240ml的乙酸乙酯[0064]将吸附有Ni-ZnO和Co-ZnO纳米颗粒的ZIF-8材料研磨成粉末后放置于管式炉中，在氮气气氛下以5℃/分钟的速率升温至900℃,在900℃下保温2小时后随炉冷却至室温，高温碳化过程中，氧化锌纳米颗粒在高温环境中被碳还原成锌以及ZIF-8中的锌在高温下随[0065]本实施例制得的镍/钴双单原子负载碳材料（Ni-Co-N-C）XRD图如图3中曲线1所9散在载体上，证明了单原子材料的存在；从XPS全谱图中可以看出镍和钴分散在碳材料之作为锂硫电池正极载硫材料在0.5C电流下的循环性能如图7所示，不同倍率性能如图8所现。不含任何单原子的碳材料作为锂硫电池正极载硫材料在0.5C电流下的循环性能如图7