氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料及其制备方法

文档序号:26093141发布日期:2021-07-30 18:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)纳米硅与正硅酸乙酯在氨水为催化剂的作用下发生水解反应合成si@sio2粒子;

(2)将上述si@sio2分散于苯胺与邻苯二胺的混合盐酸溶液中,加入氧化剂引发聚合反应,所得产物干燥后经高温煅烧后形成si@sio2@nc;

(3)上述si@sio2@nc用氢氟酸刻蚀后形成si@void@nc复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述纳米硅粉粒径在30~150nm。

3.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)反应条件为25~40℃水浴磁力搅拌4~12h。

4.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述正硅酸乙酯与纳米硅的质量比为1:1~15:1。

5.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述苯胺与邻苯二胺的总浓度为0.04~0.2mol/l,邻苯二胺和苯胺物质的量之比为0~4。

6.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述聚合条件为0~40℃下,反应4~12h。

7.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述高温煅烧条件为氩气气氛下,升温速率2~5℃/min,碳化温度400~900℃,碳化时间0.5~4h。

8.根据权利要求1所述的一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述氢氟酸溶液质量分数为5%,刻蚀时间0.5~2h。

9.一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料,其特征在于,所述氮掺杂碳包覆纳米硅为蛋黄壳型结构:si@void@nc,si为内核,掺n的碳层nc为外壳,si内核和nc外壳之间是一层空隙层。

10.一种氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料基半电池,其特征在于,包括氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料、导电碳黑和聚偏氟乙烯,以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,调成电池浆料涂覆于铜箔上,对电极为金属锂,组装成纽扣电池,即得半电池。


技术总结
本发明提供了一种氮含量可调的氮掺杂碳包覆纳米硅复合材料及其制备方法,包括以下步骤:纳米硅与正硅酸乙酯在氨水为催化剂的作用下发生水解反应合成Si@SiO2粒子;将Si@SiO2分散于含苯胺、邻苯二胺的盐酸溶液中,加入过硫酸铵溶液引发聚合反应,所得产物干燥后经高温煅烧形成Si@SiO2@NC;Si@SiO2@NC用氢氟酸刻蚀后形成蛋黄结构Si@void@NC。本发明可以通过控制单体苯胺与邻苯二胺的相对浓度,实现氮元素掺杂量可调,进一步提高材料的电化学性能,同时具有反应条件温和,设备简单、操作简便、安全可靠等优点,作为锂/钠离子电池负极材料,具有良好的充放电循环性能和倍率性能。

技术研发人员:江国栋;黄仁忠;秦圆;夏柳芬;董燕
受保护的技术使用者:湖北工业大学
技术研发日:2021.04.25
技术公布日:2021.07.30
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