一种多孔海绵状碳层包覆微米/纳米颗粒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多孔海绵状碳层包覆微米/纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用。包括以下步骤：1)离心法筛分并收集微米/纳米颗粒；2)将步骤1)得到的颗粒分散于表面活性剂溶液中，得到表面被活性剂修饰的颗粒；3)将步骤2)得到的修饰后颗粒分散到碳源水溶液中进行水热反应，得到碳包覆微米/纳米颗粒复合材料；4)将步骤3)得到的复合材料分散于过渡金属盐溶液中，得到固体前驱体；5)将步骤4)得到的前驱体在惰性气体下煅烧，得到固体粉末；6)将步骤5)得到的固体粉末进行刻蚀除去过渡金属，得到多孔海绵状碳层包覆微米/纳米颗粒复合材料。该材料可维持1000mAh/g的比容量，其性能远超于相同组分的商业材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料，具体的说，涉及一种多孔海绵状碳层包覆微米/纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、国际上对空气污染物排放增加和全球气候变化以及能源消耗增加和能源供应安全一直非常担忧。人类的一些活动已经威胁到环境和社会经济的可持续性。国际社会已经意识到这种情况可能会导致严重的后果，所以采取了一些措施去减少温室气体的排放以及应对气候变化的方案，其中可再生能源被认为是减少化石燃料使用的一种有效手段。可再生能源技术对环境的影响通常比化石燃料小，化石燃料的生产和使用对环境产生若干影响，包括空气污染，温室气体排放和对生态环境的不利影响。

2、锂离子电池是一种新型高效绿色的二次电池，与普通二次电池不同的是，锂离子可以在正负极之间进行来回的嵌入和脱嵌，所以又称之为“摇椅电池”，其中锂离子在正负电极之间移动，将电荷转移到外部电路或从外部电源充电。在充电过程中，外部电压施加到电池的两极，锂离子从正极材料中脱嵌并进入电解液。同时，产生电子通过正极集电器并通过外部电路移动到负极。锂离子在电解质中从正极移动到负极，通过隔膜移动到负极，穿过负极表面的s本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多孔海绵状碳层包覆微米/纳米颗粒复合材料的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中颗粒为硅、氧化硅、氧化亚硅、锡、氧化锡、锗、氧化锗、铝和氧化铝中的一种或两种以上的任意组合；分散颗粒的溶液包括水、乙醇、甲醇、丙酮、正丁醇和乙二醇中的一种或两种以上；离心转速为100-14000r/min，离心次数为1-6次，离心时间为1-10min；烘干温度为50-100℃，烘干时间为2-24h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十八烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、十二烷基磺...

【技术特征摘要】

1.一种多孔海绵状碳层包覆微米/纳米颗粒复合材料的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中颗粒为硅、氧化硅、氧化亚硅、锡、氧化锡、锗、氧化锗、铝和氧化铝中的一种或两种以上的任意组合；分散颗粒的溶液包括水、乙醇、甲醇、丙酮、正丁醇和乙二醇中的一种或两种以上；离心转速为100-14000r/min，离心次数为1-6次，离心时间为1-10min；烘干温度为50-100℃，烘干时间为2-24h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十八烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物，且包括每一种活性剂不同的分子量；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维素、白砂糖、淀粉和柠檬酸中的一种或两种以上；所述碳源水溶液的浓度为0.1-4m；加入的表面被活性剂修饰的微米/纳米颗粒浓度为0.005-1m；水热反应温度为120-220℃，水热反应时间为0.5-24h；洗涤样品的溶液选择水、乙醇或二者的组合；烘干样品的温度为50-100℃；烘干时间为2-24h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的过渡金属盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、醋酸铁、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、草酸钴、醋酸钴、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、溴化镍、醋酸镍、草酸镍、氯化锰、硝酸锰、醋酸锰、草酸锰、硫酸锰、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，王江艳，朱雅琼，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：