一种氮掺杂碳纳米SnO2复合材料及其制备方法和应用与流程

文档序号:22801875发布日期:2020-11-04 04:01阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法,其特征在于,其包括下述步骤:

(1)将含sn2+的溶液和聚4-乙烯基吡啶溶液混合,搅拌形成配合物沉淀,将所述配合物沉淀除去溶剂即得碳化前驱体;

所述聚4-乙烯基吡啶溶液中,溶剂为乙醇和/或水;

(2)将所述碳化物前驱体经碳化,即得所述氮掺杂碳纳米sno2复合材料。

2.如权利要求1所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述含sn2+的溶液采用下述方法制得:将含sn2+的溶质和溶剂混合溶解,即得所述含sn2+的溶液;其中:

所述含sn2+的溶质可为氯化亚锡;例如无水氯化亚锡、二水合氯化亚锡或五水合氯化亚锡;

所述含sn2+的溶液中,所述溶剂可为无水乙醇和/或去离子水;

所述含sn2+的溶液中,所述含sn2+的溶质的浓度可为0.01~10mol/l,例如0.25mol/l或1mol/l;

所述溶解可采用磁力搅拌溶解。

3.如权利要求1所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述聚4-乙烯基吡啶溶液采用下述方法制得:将4-乙烯基吡啶单体或者聚4-乙烯基吡啶和“乙醇和/或水”混合溶解,即得所述聚4-乙烯基吡啶溶液;其中:

所述聚4-乙烯基吡啶溶液中,所述聚4-乙烯基吡啶的单体的浓度优选为0.01~10mol/l,例如1mol/l。

4.如权利要求1-3中任一项所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述聚4-乙烯基吡啶的重均分子量为60000;

和/或,步骤(1)中,所述混合的方式为将所述含sn2+的溶液加入所述聚4-乙烯基吡啶溶液中,或者,将所述聚4-乙烯基吡啶溶液加入所述含sn2+的溶液中;

和/或,步骤(1)中,所述搅拌形成配合物沉淀的过程中,所述搅拌的时间为0~48h,例如12h;

和/或,步骤(1)中,所述除去溶剂的方法为蒸发干燥。

5.如权利要求1-3中任一项所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述含sn2+的溶液中的sn2+和所述聚4-乙烯基吡啶中的的单体的摩尔比为1:20~20:1,例如1:1~1:4,再例如1:1或1:4;

和/或,步骤(1)中,所述乙醇为无水乙醇;

和/或,步骤(1)中,所述水为去离子水。

6.如权利要求1-3中任一项所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述碳化的方法为:将所述碳化前驱体置于石英舟中放入管式炉中,在惰性气氛下进行碳化,即可;

和/或,步骤(2)中,所述碳化的升温速率为1~10℃/min,例如2℃/min;

和/或,步骤(2)中,所述碳化的温度为200~800℃,例如300~400℃,再例如300℃或400℃;

和/或,步骤(2)中,所述碳化的保温时间为0~12h,例如8h;

和/或,步骤(2)中,所述碳化的升温过程为1~10℃/min的升温速率升温至200~800℃,保温0~12h;例如以2℃/min的升温速率升温至300℃,保温8h;再例如以2℃/min的升温速率升温至400℃,保温8h。

7.一种氮掺杂碳纳米sno2复合材料,其特征在于,其采用如权利要求1-6中任一项所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料的制备方法制得。

8.一种氮掺杂碳纳米sno2复合材料,其特征在于,其中,所述氮掺杂碳纳米sno2复合材料包括纳米sno2颗粒和氮掺杂无定形碳骨架;所述纳米sno2颗粒的粒径为3~6nm,所述纳米sno2颗粒中嵌入有复合氧空位,所述复合氧空位的强度为2×106~3×106

9.如权利要求8所述的氮掺杂碳纳米sno2复合材料,其特征在于,所述复合氧空位的强度为2×106~2.5×106

或者,所述复合氧空位的强度为如图4中sno2@nc所示的复合氧空位强度。

10.一种如权利要求7-9中任一项所述氮掺杂碳纳米sno2复合材料作为电池负极材料的应用。


技术总结
本发明公开了一种氮掺杂碳纳米SnO2复合材料及其制备方法和应用。该氮掺杂碳纳米SnO2复合材料的制备方法包括下述步骤:(1)将含Sn2+的溶液和聚4‑乙烯基吡啶溶液混合,搅拌形成配合物沉淀,将所述配合物沉淀除去溶剂即得碳化前驱体;所述聚4‑乙烯基吡啶溶液中,溶剂为乙醇和/或水;(2)将所述碳化物前驱体经碳化,即得所述氮掺杂碳纳米SnO2复合材料。本发明中的氮掺杂碳纳米SnO2复合材料仅通过一步碳化锡‑氮配位前驱体即可制备出SnO2颗粒尺寸均一、均匀分散、电化学性能优异的氮掺杂碳纳米SnO2复合材料。

技术研发人员:江浩;李春忠;胡彦杰;刘英;胡晨
受保护的技术使用者:华东理工大学
技术研发日:2020.08.07
技术公布日:2020.11.03
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