作为锂离子电池负极材料的容量电压图；
[0034]图7是本发明中(M-M0F材料作为锂尚子电池负极材料充放电循环图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0036]具体实施例1
[0037](1)有机配体H3BTPCA的合成
[0038]如图1本发明中有机配体H3BTPCA的合成反应步骤示意图所示，具体实验步骤如下:
[0039]将4-哌啶甲酸(lg，lOmmol)加入烧瓶中，再向烧瓶中加入3ml浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液。并向其中加入碳酸氢钠(0.92g，llmmol)和0.6g三聚氰氯。将烧瓶在常温下搅拌十分钟，并在搅拌过程中向其中滴入5ml的1，4_ 二氧六环。将烧瓶加热的温度范围为80-130°C，加热12小时。待反应后，将烧瓶冷却至室温，并用稀盐酸稀释至pH = 1。在常温下过滤，并用水洗涤，便得到配体。
[0040](2)金属-有机框架配合物(MOFs)的合成
[0041 ] 如图2本发明中Cd-MOFs的合成反应步骤示意图所示，具体实验步骤如下:
[0042]将H3BTPCA (0.04g，0.05mmol)、CdCl2 (0.04g, 0.lmmol。)溶解在 2ml H20 和 4ml 的DMF溶剂中，将其混合液放在聚四氟乙烯的反应釜中，在80-130 °C温度范围内加热反应三天，冷却至室温得到此MOFs。
[0043]具体实施例2
[0044](1)有机配体H3BTPCA的合成
[0045]如图1本发明中有机配体H3BTPCA的合成反应步骤示意图所示，具体实验步骤如下:
[0046]将4-哌啶甲酸(2g，15mmol)加入烧瓶中，再向烧瓶中加入3ml浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液。并向其中加入碳酸氢钠(0.92g，llmmol)和0.6g三聚氰氯。将烧瓶在常温下搅拌十分钟，并在搅拌过程中向其中滴入5ml的1，4_ 二氧六环。将烧瓶加热的温度范围为80-130°C，加热12小时。待反应后，将烧瓶冷却至室温，并用稀盐酸稀释至pH = 1。在常温下过滤，并用水洗涤，便得到配体。
[0047](2)金属-有机框架配合物(MOFs)的合成
[0048]如图2本发明中Cd-MOFs的合成反应步骤示意图所示，具体实验步骤如下:
[0049]将H3BTPCA (0.05g，0.2mmol)、CdCl2 (0.06g, 0.3mmol。)溶解在 2ml H20 和 4ml 的DMF溶剂中，将其混合液放在聚四氟乙烯的反应釜中，在80-130 °C温度范围内加热反应三天，冷却至室温得到此MOFs。
[0050]具体实施例3
[0051](1)有机配体H3BTPCA的合成
[0052]如图1本发明中有机配体H3BTPCA的合成反应步骤示意图所示，具体实验步骤如下:
[0053]将4-哌啶甲酸(1.4g，13mmol)加入烧瓶中，再向烧瓶中加入3ml浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液。并向其中加入碳酸氢钠(0.92g，llmmol)和0.6g三聚氰氯。将烧瓶在常温下搅拌十分钟，并在搅拌过程中向其中滴入5ml的1，4_ 二氧六环。将烧瓶加热的温度范围为80-130°C，加热12小时。待反应后，将烧瓶冷却至室温，并用稀盐酸稀释至pH = 1。在常温下过滤，并用水洗涤，便得到配体。
[0054](2)金属-有机框架配合物(MOFs)的合成
[0055]如图2本发明中Cd-MOFs的合成反应步骤示意图所示，具体实验步骤如下:
[0056]将H3BTPCA (0.046g，0.13mmol)、CdCl2 (0.05g, 0.2mmol。)溶解在 2ml H20 和 4ml的DMF溶剂中，将其混合液放在聚四氟乙烯的反应釜中，在80-130°C温度范围内加热反应三天，冷却至室温得到此MOFs。
[0057]从图3本发明中Cd-MOF的结构分析图可以看出，(a)配体的配位环境图，为一个配体和六个Cd金属离子配位；(b)Cd金属通过配体羧酸的桥联，形成一个一维的金属链；(c)MOFs的三维结构图，图中可以明显看到此M0F有两种不同的一维孔道。
[0058]从图4本发明中Cd-MOF在600°C _900°C氮气氛围下碳化并用酸洗后的结构分析图中可以看出:(a)是此M0F在600°C _900°C氮气氛围下碳化并用酸洗后的PXRD图，从图中可以明显看到只有碳的两个峰，说明此材料是碳材料；(b)此材料的EDS图，图中只有C、N、0的峰，金属离子已被完全祛除，说明得到的是氮参杂的碳材料。
[0059]图5是本发明中Cd-MOF材料的SEM图。
[0060]从图6本发明中(M-M0F材料作为锂尚子电池负极材料的容量电压图中可以看出，这种材料作为锂离子电池负极材料，表现出良好的充放电性能，首次放电能达到1550mAh/g，这种材料的充放电平台在IV以下，具有比较低的充放电平台，很适合作为锂离子电池的负极材料。
[0061]从图7本发明中(M-M0F材料作为锂尚子电池负极材料充放电循环图中可以看出，经过一百次充放电的循环，其比容量能稳定在768mAh/g左右，其库伦效率较高，表现出良好的电化学性能。
[0062]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高比容量锂电池负极材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:步骤(1)、有机配体h3btpca的合成: a.将4-哌啶甲酸加入烧瓶中，再向烧瓶中加入3ml浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，并向其中加入0.92g，llmmol的碳酸氢钠和0.6g三聚氰氯； b.将烧瓶在常温下搅拌十分钟，搅拌速度为500r/min，并在搅拌过程中向其中滴入.5ml的1，4-二氧六环，将烧瓶加热的温度范围控制在80-130°C，加热12小时； c.待反应后，将烧瓶冷却至室温，并用稀盐酸稀释至pH= 1 ;在常温下过滤，并用水洗涤，便得到配体； 步骤(2)、金属-有机框架配合物(MOFs)的合成:将 H3BTPCA(0.046g，0.lmmol)、CdCl2(0.0456g, 0.2mmol)溶解在 2ml H20 和 4ml 的 DMF溶剂中，将其混合液放在聚四氟乙烯的反应釜中，在80-130°C温度范围内加热反应三天，冷却至室温得到此MOFs。2.根据权利要求1所述的高比容量锂电池负极材料的制备方法，其特征在于:所述步骤⑴有机配的合成中，加入烧瓶中的4-哌啶甲酸的容量为:l-2g，10-15mmol。3.根据权利要求1所述的高比容量锂电池负极材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)、金属-有机框架配合物(MOFs)的合成中，加入的H3BTPCA的容量为:0.04-0.05g，.0.05-0.2mmol ο4.根据权利要求1所述的高比容量锂电池负极材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)、金属-有机框架配合物(MOFs)的合成中，加入的CdClj^容量为:.0.04-0.06g，0.1-0.3mmol ο
【专利摘要】本发明公开了一种高比容量锂电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)有机配体H3BTPCA的合成；(2)金属-有机框架配合物(MOFs)的合成。本发明比较传统的锂离子电池负极材料(石墨)，本发明在比容量方面有很大的提高，经过一百次充放电循环，比容量由372mAh/g提高到768mAh/g.相比于金属氧化物作为锂离子电池负极材料，此发明在稳定性方面有很大的提高，经过一百次充放电循环，其比容量下降约为12％，相对于传统的氮参杂方法，这种参杂氮的方法更简单、有效。由于有机配体的多样性以及可设计性，我们可根据需要的元素或者元素的含量，设计有机配体，从而得到不同的MOF材料，进而得到不同的碳材料。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/62, H01M4/583, H01M4/60
【公开号】CN105390696
【申请号】CN201510888941
【发明人】蔡跃鹏, 魏雷鸣
【申请人】华南师范大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月4日