一种超小磷化镍@介孔碳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一种超小磷化镍@介孔碳复合材料及其制备方法和应用。该方法制备的负极材料是由超小的磷化镍(Ni2P)纳米颗粒和有序介孔中空碳纳米阵列组成，其中超小的Ni2P纳米颗粒均匀地分布在有序介孔中空碳纳米阵列的孔道内。本发明专利技术有效地解决了金属磷化物应用于电化学储能时常见的导电性差、易发生团聚、体积效应明显等问题。用于钾离子电池负极材料时，展现出良好的电化学性能。本发明专利技术提供一种简单、有效、可控、低成本、安全且环保的制备方法，为制备其他类型的过渡金属磷化物复合材料提供了可行的方法。供了可行的方法。供了可行的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种超小磷化镍@介孔碳复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米复合材料
，具体涉及一种超小磷化镍@介孔碳复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钾离子电池由于其丰富的自然丰度(K:2.09wt％vs.Li:0.0017wt％)和相似的电化学行为，被认为是下一代可充电储能技术的替代者。但由于K
+
半径大于Li
+
导致钾离子电池的倍率性能和循环稳定性较差。近年来，人们一直在积极探索用于钾离子电池的负极材料，如合金、金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、碳质材料等。其中，过渡金属磷化物具有理论比容量高、导电性好、储量丰富等优点，被广泛用作钾离子电池的负极材料。然而由于金属磷化物的本征缺陷，目前仍无法得到可实际应用的碱金属离子电池负极材料。其主要原因如下：(1)金属磷化物相比石墨负极，其导电性较差、离子或电子电导率较低、反应可逆性较差；(2)块体的金属磷化物的活性位点相比纳米颗粒暴露的更少，使得内部大多数活性物质的作用得不到较好的发挥；(3)在碱金属离子的嵌入和脱出过程中，会导致负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超小磷化镍@介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向包含两亲性嵌段共聚物的酸性溶液中，加入正硅酸四乙酯(TEOS)，水浴搅拌反应后抽滤；(2)将步骤(1)中的滤液抽滤并保留部分母液进行水热老化，然后抽滤、干燥；(3)取步骤(2)的产物，加入浓硝酸和双氧水，水浴搅拌反应至完全，加入蒸馏水将混合液稀释后抽滤，再经水洗、抽滤和干燥后得到二氧化硅模板；(4)称取三甲基苯(TMB)和糠醇(FA)，加入草酸，配成糠醇溶液；(5)将糠醇溶液加入到二氧化硅模板中充分混合，保温使其充分聚合；(6)将步骤(5)的产物在惰性气氛下煅烧即得具有中空结构物的有序介孔碳@二氧化硅模板；(7)使用过硫酸铵溶液对步骤(6)的产物表面进行修饰，得到APS
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有序介孔碳@二氧化硅模板；(8)将磷源和金属前驱体溶于水中，再加入APS
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有序介孔碳@二氧化硅模板，继续室温搅拌后，将烧杯转移至鼓风干燥箱中，直至混合溶液完全干燥；(9)将步骤(8)中得到的前驱体放入马弗炉中煅烧；(10)将步骤(9)中得到的中间产物转移至管式炉中，氢气煅烧还原；待管式炉温度降至室温，将产物取出；(11)用HF或者NaOH溶液将步骤(10)中得到的产物中的二氧化硅模板去除后，放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即得最终的超小磷化镍@介孔碳复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中包含两亲性嵌段共聚物包括P123、F127和F108。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾栋，张星，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：