一种金属氧化物-有序碳纳米管复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种金属氧化物‑有序碳纳米管复合材料及其制备方法和应用，所述方法为：将阳极氧化铝模板浸渍在含碳聚合物溶液中，固液分离后对模板依次进行清洗、干燥和热处理，得到含有模板的有序碳纳米管；将含有金属M元素的溶胶滴加到含有模板的有序碳纳米管中进行陈化处理，陈化处理结束后利用碱性溶液除去所得产物中的模板，然后在一定温度下进行热处理，得到金属氧化物‑有序碳纳米管复合材料。本发明专利技术提供的方法实现了金属氧化物和有序碳纳米管的有效复合，能够获得有序排列的碳纳米管，并且将金属氧化物均匀分布在有序碳纳米管的内表面，使之具有更好的结构稳定性。此外，上述方法操作简便，适用性广，在电化学储能、催化等领域具有良好的应用前景。

A Metal Oxide-Ordered Carbon Nanotubes Composite Material and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种金属氧化物-有序碳纳米管复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂离子电池材料制备领域，具体涉及一种金属氧化物-有序碳纳米管复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型的、清洁的、可充电的电源，具有工作电压高、能量密度高、质量轻、自放电速率低等优点，在手机、笔记本电脑等便携式电子设备上得到了广泛应用。经过多年的优化，锂离子电池电极材料的性能已经接近极限。碳纳米管(CNTs)具有特殊的中空网状结构并且以C-C共价键结合而成，而C-C共价键多数采用sp2杂化，具有优越的力学性能，同时CNTs具有尺寸小、比表面积大、导电性好的优点。并且，相比于石墨，锂离子不仅可以嵌入管内，还可以嵌入管间隙，具有更多的嵌锂位。过渡金属氧化物有着极高的理论储锂容量，其比容量远高于石墨材料，且价格低廉、对环境无污染、具有更高的安全性。将碳纳米管和金属氧化物复合，能够结合二者的优异性能，有效改善锂离子电池材料的电化学性能。CN108281622A公开了一种过渡金属氧化物/碳纳米管多孔复合负极材料的制备方法，将碳纳米管首先在强酸中分散、加热，得到功能化的CNTs；将过渡金属酸盐搅拌溶解，再加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氧化物‑有序碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将阳极氧化铝模板浸渍在含碳聚合物溶液中，固液分离后对模板依次进行清洗、干燥和热处理，得到含有模板的有序碳纳米管；(2)将含有金属M元素的溶胶滴加到步骤(1)得到的含有模板的有序碳纳米管中进行陈化处理，陈化处理结束后利用碱性溶液除去所得产物中的模板，然后进行热处理，得到金属氧化物‑有序碳纳米管复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物-有序碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将阳极氧化铝模板浸渍在含碳聚合物溶液中，固液分离后对模板依次进行清洗、干燥和热处理，得到含有模板的有序碳纳米管；(2)将含有金属M元素的溶胶滴加到步骤(1)得到的含有模板的有序碳纳米管中进行陈化处理，陈化处理结束后利用碱性溶液除去所得产物中的模板，然后进行热处理，得到金属氧化物-有序碳纳米管复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极氧化铝模板两端开孔。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含碳聚合物为聚吡咯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物或聚苯乙烯-聚丙烯腈嵌段共聚物中的至少一种；优选地，步骤(1)所述含碳聚合物溶液的浓度为0.01-0.5mg/L；优选地，步骤(1)所述模板与含碳聚合物溶液的质量比为100:(1-10)。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中利用有机试剂对浸渍后的模板进行清洗，具体操作为：利用正己烷、正辛烷、环己烷、乙醚或四氢呋喃中的至少一种清洗浸渍后的模板，然后利用乙醇继续清洗。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥为真空干燥，温度为60-120℃，时间为1-12h；优选地，步骤(1)所述热处理的温度为500-1000℃；优选地，步骤(1)所述热处理的时间为1-5h；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，徐宇兴，
申请(专利权)人：中科廊坊过程工程研究院，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13