的碳纳米锥不同放大倍数的TEM图(c) ,(d)；
[0025]附图2为实施例1制得的分级多孔富杂原子的碳纳米锥作为锂离子电池负极材料的电化学性能；
[0026]附图3为实施例1制得的分级多孔富杂原子的碳纳米锥作为钠离子电池负极材料的电化学性能；
[0027]附图4为实施例1制得的分级多孔富杂原子的碳纳米锥作为储硫材料的电化学性會K;
[0028]具体的实施方式
[0029]实施例1
[0030]将0.811gFeCl3溶解在50mL水中，结合磁力搅拌和超声震荡使FeCl3充分溶解。将4.803g邻羟基苯甲酸溶于50mL的水中，结合磁力搅拌和超声震荡使FeCl3充分溶解。然后将均匀的邻羟基苯甲酸水溶液缓慢地加到FeCl3水溶液中，在室温条件下搅拌2h，一旦滴入邻羟基苯甲酸水溶液，FeCl3水溶液由红色变为深紫色，且溶液开始变浑浊，表明络合反应已经发生。持续磁力搅拌2h后，将得到的沉淀离心，干燥，然后在氮气保护下用管式炉在600°C下热处理2h，最后得到分级多孔富杂原子的碳纳米锥。制备的分级多孔富杂原子的碳纳米锥的长度为2_3μπι，直径为500-600nm左右，丰富的孔道结构分布于纳米锥的表面。该材料作为锂离子电池的负极材料时，在50mA g—1的电流密度下循环60次后能够获得758mA h g—1的可逆容量。当应用于电容器时，在扫速为5mV s—1时，容量可以达到182.7F g—1。此外，当应用于钠离子电池的负极时，在10mA g—1的电流密度下进行400个循环，仍能有188mA h g—1的容量。另外，合成的碳材料在储硫方面也展现了比较优异的潜能(附图1-4)。
[0031 ] 实施例2
[0032]将0.811g FeCl3溶解在50mL水中，结合磁力搅拌和超声震荡使FeCl3充分溶解。将4.803g邻羟基苯甲酸溶于50mL的水中，结合磁力搅拌和超声震荡使FeCl3充分溶解。然后将均匀的邻羟基苯甲酸水溶液缓慢地滴加到FeCl3水溶液中，在室温条件下搅拌2h，一旦滴入邻羟基苯甲酸水溶液，FeCl3水溶液由红色变为深紫色，且溶液开始变浑浊，表明络合反应已经发生。持续磁力搅拌2h后，将得到的沉淀离心，干燥，然后在氮气保护下用管式炉在700°(:下热处理2h，最后得到分级多孔富杂原子的碳纳米锥。当作为锂离子电池的负极材料时，在50mA g—1的电流密度下循环60次后能够获得603mA h g—1的可逆容量。当应用于电容器时，在扫速为5mV s—1时，容量可以达到150.2F g—1。此外，当应用于钠离子电池的负极时，在10mA g—1的电流密度下进行400个循环，容量为70mA h g—1的容量。
[0033]实施例3
[0034]将2.02Fe(N03)3溶解在50mL水中，结合磁力搅拌和超声震荡使Fe(NO3)3充分溶解。将4.803g邻羟基苯甲酸溶于50mL的水中，结合磁力搅拌和超声震荡使Fe(NO3)3充分溶解。然后将均匀的邻羟基苯甲酸水溶液缓慢地滴加到FeCl3水溶液中，在室温条件下搅拌2h，一旦滴入邻羟基苯甲酸水溶液，Fe (NO3) 3水溶液由红色变为深紫色，且溶液开始变浑浊，表明络合反应已经发生。持续的磁力搅拌2h后，将得到的沉淀离心，干燥，然后再在氮气保护下用管式炉在600°C下热处理2h，最后得到分级多孔富杂原子的碳纳米锥。该材料具有多功能的能量存储应用，当作为锂离子电池的负极材料时，在50mA g—1的电流密度下循环60次后能够获得702mA h g—1的可逆容量。当应用于电容器时，在扫速为5mV s—1时，容量可以达到178.5F g—、此外，当应用于钠离子电池的负极时，在10mA g—1的电流密度下进行400次循环，容量为162mA h g—1的容量。
[0035]实施例4
[0036]将2.02Fe(N03)3溶解在50mL水中，结合磁力搅拌和超声震荡使Fe(NO3)3充分溶解。将4.803g邻羟基苯甲酸溶于50mL的水中，结合磁力搅拌和超声震荡使Fe(NO3)3充分溶解。然后将均匀的邻羟基苯甲酸水溶液缓慢地滴加到Fe(NO3)3水溶液中，在室温条件下搅拌2h，一旦滴入邻羟基苯甲酸水溶液，Fe (NO3) 3水溶液由红色变为深紫色，且溶液开始变浑浊，表明络合反应已经发生。持续的磁力搅拌2h后，将得到的沉淀离心，干燥，然后再在氮气保护下用管式炉在700°C下热处理2h，最后得到分级多孔的富杂原子的碳纳米锥。当作为锂离子电池的负极材料时，在50mA g—1的电流密度下循环60次后能够获得583mA h g—1的可逆容量。当应用于电容器时，在扫速为5mV s—1时，容量可以达到144.9F g—1。此外，当应用于钠离子电池的负极时，在10mA g—1的电流密度下进行400次循环，容量为62mA h g—1的容量。
【主权项】
1.一种具有分级多孔富杂原子的碳纳米锥制备方法，该制备方法包括以下步骤: (1)将铁盐充分溶解在溶剂中，结合磁力搅拌和超声震荡得到浓度为0.1mol L-1的溶液。 (2)将简单的有机配体充分溶解在溶剂中，结合磁力搅拌和超声震荡得到浓度为0.6mol L-1 的溶液。 (3)将步骤(2)中的溶液缓慢滴加到(I)的溶液中，磁力搅拌，进行络合反应。然后离心收集。 (4)将收集的配合物在惰性气体保护，500-800°C下，用管式炉对制备的产物做煅烧处理，得到含金属离子的碳纳米锥。 (5)通过简单的酸洗，得到最终的材料。2.根据权利要求1所述的具有分级多孔富杂原子的碳纳米锥的制备方法，其中，所述的铁盐为氯化铁，硝酸铁，硫酸铁，高氯酸铁等之一。3.根据权利要求1所述的具有分级多孔富杂原子的碳纳米锥的制备方法，其中，有机配体为邻羟基苯甲酸，对羟基苯甲酸，8-羟基喹啉，2-羟基喹啉，邻苯二甲酸，邻氨基苯甲酸，对氨基苯甲酸，阿司匹林，苯并咪唑，吲哚乙酸等之一。4.根据权利要求1所述的具有分级多孔富杂原子的碳纳米锥的制备方法，其中，溶剂为氮甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、碳酸三乙酯(TEP)、二甲基亚砜(DMSO)以及水等之一。5.根据权利要求1所述的具有分级多孔富杂原子的碳纳米锥的制备方法，其中，惰性气氛为氩气、氮气、氩气与氢气混合气或氮气与氢气混合气等之一。6.根据权利要求1所述的具有分级多孔富杂原子的碳纳米锥的制备方法，其中，煅烧温度为 500-800 °C。
【专利摘要】本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及利用铁盐与有机配体在室温环境下简单的络合反应制得金属有机配合物，然后通过一步碳化来制备分级多孔的富杂原子的一维碳纳米锥。这种一维碳纳米锥材料具有多功能的能源存储应用，作为锂离子电池的负极材料，在50mA？g-1的电流密度下循环60次后能够获得758mA？h？g-1的可逆容量；当应用于电容器时，在扫速为5mV？s-1时，容量可以达到182.7F？g-1；作为钠离子电池的负极材料，在100mA？g-1的电流密度下进行400次循环，仍能有188mA？h？g-1的容量。另外，该一维碳纳米锥材料在储硫方面也展现了比较优异的潜能。由于材料合成的原材料廉价，合成过程简便，所以非常适合大规模的工业生产。
【IPC分类】H01G11/86, H01M10/0525, H01G11/36, H01M4/583, H01M4/1393
【公开号】CN105591152
【申请号】CN201610044909
【发明人】张景萍, 范朝英, 孙海珠, 吴兴隆, 李欢欢
【申请人】东北师范大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年1月22日