專利名稱：一種具有導(dǎo)電作用的富勒烯鎳鹽及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機有機雜化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有導(dǎo)電作用的富勒烯鎳鹽及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著富勒烯被發(fā)現(xiàn)以及它的制備方法的改進，科研工作者對它的應(yīng)用研究迅速加快。由于每個富勒烯分子在溶液中可以可逆接受最多6個電子，使富勒烯鹽在超導(dǎo)方面表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。它的強烈可接受電子的能力使得富勒烯和富勒烯衍生物在半導(dǎo)體材料修飾與太陽能電池中具有好的應(yīng)用前景。再加上富勒烯分子中碳原子結(jié)構(gòu)的彎曲的特點，使得它在充放電方面具有較大的容量。因此富勒烯與富勒烯衍生物象石墨一樣是鋰電池的一種有希望的陽極材料。但是，直到現(xiàn)在還沒見到有關(guān)將富勒烯當陽極材料在鋰電池中的應(yīng)用研究。只有少量的富勒烯和它的衍生物聚合物在電池中的研究。與富勒烯本身相比，富勒烯鹽有許多優(yōu)點如富勒烯鹽中含的金屬元素與鋰電池中的鋰元素相匹配，富勒烯鹽的較好的晶型與較均勻的顆粒度以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等。而LiFePO4在鋰電池中是一種新型的陰極材料，與傳統(tǒng)的陰極材料相比，雖然具有儲藏豐富、價格便宜和低副毒性的優(yōu)點外，但是固有的低導(dǎo)電性導(dǎo)致它在高頻處有很大的電容量損失。通過添加導(dǎo)電材料可以改善它的導(dǎo)電性，通常碳在電池組裝中被用作導(dǎo)電試劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種產(chǎn)率高、具有導(dǎo)電性的富勒烯鎳鹽及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明提出的富勒烯鎳鹽，屬于C60衍生物，是在C60外球體上引入金屬元素Ni的富勒烯鹽，其分子式Ni2C60。
本發(fā)明提出的Ni2C60制備方法如下在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽，經(jīng)near-IR譜表征有994，1080nm兩峰值。將此C60-負離子與NiCl2·2H2O按摩爾比5∶1～1∶5混合反應(yīng)，攪拌2～72小時，使C60-負離子反應(yīng)完全(出現(xiàn)大量棕色沉淀，而母液顏色變得很淺，說明C60-負離子已經(jīng)反應(yīng)完全)；進行離心分離，除去溶劑；用去離子水洗滌沉淀物3-4次，使洗出液的pH值為中性或接近中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，除去水分和未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。
該反應(yīng)最大特點是反應(yīng)體系是含THF/H2O混合溶劑體系，因而可與水溶性的過渡金屬鹵化物直接反應(yīng)。此方法對于低價富電子的后過渡金屬，是一種有效的合成富勒烯衍生物的方法。
經(jīng)波譜表證，所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式為Ni2C60。
從化合物的紅外光譜數(shù)據(jù)看，在525，578，1181，1428cm-1左右都有與[60]富勒烯相同的峰，證明化合物中含有C60分子，并且C60籠結(jié)構(gòu)基本上未有改變；進行電子探針微量分析，從能譜圖可知，化合物中含有C，Ni元素，無Na，Cl元素。X-射線光電子能譜表明金屬元素有電荷向C60籠轉(zhuǎn)移，其中它們之間的化學(xué)鍵以共價鍵的形式為主。元素分析與X-射線光電子能譜表明化合物中C60與Ni的摩爾比接近2，故該富勒烯鹽的分子是為Ni2C60。
本發(fā)明對Ni2C60進行了電化學(xué)性能實驗。
先將C60或Ni2C60按重量比5％，90％LiFePO4，5％PVDF在碾缽中碾磨均勻后，以甲基吡喏烷作溶劑制備成漿，再在鋁箔上制成片，干后再在120℃下真空抽12小時。在手套箱中裝備好電池，其中鋰箔做陽極。測試它們的電學(xué)性質(zhì)如循環(huán)伏安圖和電阻抗譜。其中循環(huán)伏安圖如圖1所示。
相比對C60，Ni2C60有很好的導(dǎo)電性，因此，可以作為導(dǎo)電材料加以應(yīng)用。從它們的電阻抗譜可以發(fā)現(xiàn)，Ni2C60作為鋰電池中的導(dǎo)電試劑要遠遠優(yōu)于C60，使它在導(dǎo)電材料方面顯示出好的應(yīng)用前景。


圖1為循環(huán)伏安曲線圖。
具體實施例方式
實施例1在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽中，C60-與NiCl2·2H2O按摩爾比1∶1混合反應(yīng)，攪拌24小時，出現(xiàn)大量棕色沉淀，而母液顏色變得很淺，說明C60-負離子幾乎反應(yīng)完全。將其離心分離，除去溶劑，用去離子水洗滌沉淀3-4次，最后洗出液的pH值接近中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入少許丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，其目的是為除去水分和未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。產(chǎn)率為65.6％。
實施例2在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽中，C60-與NiCl2·2H2O按摩爾比1∶2混合反應(yīng)，攪拌48小時，出現(xiàn)大量棕色沉淀，而母液顏色變得很淺，說明C60-負離子幾乎反應(yīng)完全。將其離心分離，除去溶劑，用去離子水洗滌沉淀3-4次，最后洗出液的pH值為中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入少許丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，其目的是為除去水分和未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。產(chǎn)率為85.3％。
實施例3在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽中，C60-與NiCl2·2H2O按摩爾比1∶3混合反應(yīng)，攪拌72小時，出現(xiàn)大量棕色沉淀，而母液顏色變得很淺，說明C60-負離子幾乎反應(yīng)完全。將其離心分離，除去溶劑，用去離子水洗滌沉淀3-4次，最后洗出液的pH值接近中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入少許丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，其目的是為除去水分和未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。產(chǎn)率為80.1％。
實施例4在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽中，C60-與NiCl2·2H2O按摩爾比1∶2混合反應(yīng)，攪拌12小時，出現(xiàn)大量棕色沉淀，而母液顏色變得很淺，說明C60-負離子幾乎反應(yīng)完全。將其離心分離，除去溶劑，用去離子水洗滌沉淀3-4次，最后洗出液的pH值接近中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，其目的是為除去水分和未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。產(chǎn)率為75.3％。
實施例5在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽中，C60-與NiCl2·2H2O按摩爾比3∶1混合反應(yīng)，攪拌36小時，出現(xiàn)大量棕色沉淀，而母液顏色變得很淺，說明C60-負離子幾乎反應(yīng)完全。將其離心分離，除去溶劑，用去離子水洗滌沉淀3-4次，最后洗出液的pH值接近中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，其目的是為除去水分，未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。產(chǎn)率為85.5％。
權(quán)利要求
1.一種具有導(dǎo)電作用的富勒烯鎳鹽，其特征在于由C60外球體上引入金屬元素Ni組成，其分子式為Ni2C60。
2.一種如權(quán)利要求1所述的富勒烯鎳鹽的制備方法，其特征在于具體步驟如下在THF/H2O體系合成得C60-負離子的堿金屬鹽中，C60-負離子與NiCl2·2H2O按摩爾比5∶1～1∶5混合反應(yīng)，攪拌2～72小時，使C60-負離子反應(yīng)完全；進行離心分離，除去溶劑；用去離子水洗滌沉淀3-4次，使洗出液的pH值為中性，用硝酸銀檢驗無Cl-，，再依次分別加入丙酮、二硫化碳、乙醚，進行洗滌，除去水分和未反應(yīng)的C60，最后真空干燥。
3.一種如權(quán)利要求1所述的富勒烯鎳鹽作為導(dǎo)電材料在鋰電池中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬有機無機雜化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有導(dǎo)電作用的富勒烯鎳鹽及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明是在四氫呋喃的水溶液中，C
文檔編號H01M4/38GK101054172SQ20071003659
公開日2007年10月17日 申請日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者林陽輝, 高崠 申請人:復(fù)旦大學(xué)