蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了蛋壳‑蛋黄结构的四氧化三钴‑氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料及其制备方法和应用，包括以下步骤：1）碳纳米笼的制备；2）将步骤1）制备的碳纳米笼中限域生长金属有机骨架ZIF‑67晶体获得ZIF‑67/碳纳米笼复合材料；3）以ZIF‑67/碳纳米笼复合材料作为前驱体，高温煅烧形成四氧化三钴‑氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料；4）以四氧化三钴‑氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料作为锂离子电池的负极材料，本发明专利技术制备的复合材料具有容量高、倍率性能好、循环稳定性强、制备工艺简单等优点。

Cobalt tetroxide nitrogen doped carbon / carbon nanocomposites with eggshell yolk structure and their preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于新能源材料的
，具体涉及蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料及其制备方法及其和应用。
技术介绍
随着化石燃料煤，石油，天然气等传统能源的消耗，以及这些燃料的燃烧带来的环境恶化，寻找清洁可再生的新型能源迫在眉睫。近年来，高性能锂离子电池因具有循环寿命长，能量密度大，比容量高，对环境污染程度低等优点，在新能源车，便携式电子设备等领域得到了越来越广泛的应用。目前，商用的锂离子电池的负极材料主要是插层式的石墨材料，但石墨材料的电压平台较低(0-0.25VvsLi/Li+)，在充放电过程中，一般会导致锂枝晶的产生，该枝晶能够刺穿隔膜，使得正负极发生短路，导致整个电池自燃或者爆炸。此外，石墨的理论比容量偏低(372mAh/g)，严重限制了锂离子电池的电化学性能的提高。因此，寻找其他负极材料是发展高性能，安全性更好的锂离子电池的关键任务。氧化还原型的四氧化三钴作为锂离子电池的负极材料，其理论比容量高(890mAh/g)，电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n1）制备碳纳米笼；/n2）将步骤1）制备的碳纳米笼中限域生长金属有机骨架ZIF-67晶体获得ZIF-67/碳纳米笼复合材料；/n3）将制备所得的ZIF-67/碳纳米笼复合材料作为前驱体，高温煅烧，得到中间体粉末；/n4）将制备所得的中间体粉末在马弗炉中煅烧氧化，制备得到四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）制备碳纳米笼；
2）将步骤1）制备的碳纳米笼中限域生长金属有机骨架ZIF-67晶体获得ZIF-67/碳纳米笼复合材料；
3）将制备所得的ZIF-67/碳纳米笼复合材料作为前驱体，高温煅烧，得到中间体粉末；
4）将制备所得的中间体粉末在马弗炉中煅烧氧化，制备得到四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料。


2.根据权利要求1所述的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）的碳纳米笼的制备步骤为：在圆底烧瓶中分别加入无水乙醇，水和氨水，搅拌形成均匀的混合溶液后，将有机硅缓慢滴入混合溶液中，继续搅拌15-30min得到混合溶液，然后将间苯二酚和甲醛溶液加入上述混合溶液中，室温搅拌后，离心，洗涤，干燥，将所得的粉末置于管式炉中高温煅烧，最后刻蚀煅烧后的中间体，抽滤，洗涤，干燥即得。


3.根据权利要求2所述的蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的无水乙醇，水和氨水的体积比是（70-75）：（5-10）：（2-3）。


4.根据权利要求2所述的蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的有机硅是硅酸四乙酯或者正硅酸四丙酯。


5.根据权利要求2所述的蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘安然，陆小军，刘松琴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32