氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法、产物及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112582619A(43)申请公布日2021.03.30(21)申请号202011466390.3B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2020.12.14B82Y40/00(2011.01)(71)申请人安徽大学地址230039安徽省合肥市蜀山区肥西路3号(72)发明人郑方才储开念王俊中(74)专利代理机构合肥市浩智运专利代理事务所(普通合伙)34124代理人叶濛濛(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/133(2010.01)H01M4/1393(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法、产物及应用(57)摘要本发明公开一种氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法，涉及纳米材料技术领域，本发明包括以下步骤：(1)制备前驱物；(2)将前驱物置于通入氮气的管式炉中，分别在600℃‑800℃下煅烧2h，自然冷却至室温后，制得嵌入氮掺杂多孔碳的MnO纳米晶体，最后，将样品用3mol/L盐酸溶液刻蚀3h，洗涤后，即获得氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料。本发明还提供采用上述制备方法制得的产物及其应用。本发明的有益效果在于：本发明制备工艺简单高效，安全易行，合成周期短，有望得到推广和产业化生产，制得的纳米纤维材料具有酥松多孔的复合结构。CN112582619ACN112582619A权利要求书1/1页1.一种氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将氯化锰和氨三乙酸加入异丙醇中，搅拌后，再加入去离子水，形成透明溶液，将透明溶液转移至反应釜，于180℃加热6h，洗涤后，干燥，获得前驱物；所述去离子水与异丙醇的体积比为1:3；(2)将前驱物置于通入氮气的管式炉中，分别在600℃‑800℃下煅烧2h，自然冷却至室温后，制得嵌入氮掺杂多孔碳的MnO纳米晶体，最后，将样品用3mol/L盐酸溶液刻蚀3h，洗涤后，即获得氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料。2.根据权利要求1所述的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中氯化锰在异丙醇中的浓度为0.04g/mL，所述氨三乙酸在异丙醇中的浓度为0.03g/mL。3.根据权利要求1所述的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中干燥温度为60℃，干燥时间为6h。4.根据权利要求1所述的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用水和乙醇分别洗涤。5.根据权利要求1所述的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用水和乙醇分别洗涤。6.一种采用权利要求1‑5中任一项所述的制备方法制得的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料。7.根据权利要求6所述的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料，其特征在于：所述氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的比表面积为880.73‑1116.68m2/g，平均孔径为8.67‑10.85nm。8.一种采用权利要求1‑5中任一项所述的制备方法制得的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料作为钾离子电池负极材料的应用。9.根据权利要求8所述的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料作为钾离子电池负极材料的应用，其特征在于：所述锂离子电池负极材料的制备方法包括以下步骤：将氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料和乙炔黑及聚偏氟乙烯PVDF按质量比80:10:10混合制成泥浆状物质，然后将泥浆状物质涂覆在铜箔上，烘干获得电极片即为锂离子电池负极材料。10.一种采用权利要求1‑5中任一项所述的制备方法制得的氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料在制备锂离子电池中的应用。2CN112582619A说明书1/6页氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法、产物及应用技术领域[0001]本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种氮和氧共掺杂碳纳米纤维材料的制备方法、产物及应用。背景技术[0002]随着全球能源的快速消耗和环境危机的日益严重，人们一直致力于发展可持续、洁净、可再生的能源。然而，可再生能源本质上是时断时续的，在时间和空间方面造成能源收获和需求之间的差异。因此，固定能源储存系统在提高可再生能源的有效性和效率方面发挥着关键作用。近年来，可充电锂离子电池因其能量密度高、功率密度大、循环稳定性好、生态友好等优点引起了人们的广泛关注。自2006年英国《自然》杂志(Nature，2000，第407卷，496页)首次报道了将Co3O4作为锂电池的负极材料以来，广大研究人员不断探究各种纳米材料作为锂离子负极材料。[0003]在众多材料中，异质原子掺杂碳材料由于自身比较轻等特点，收到特别的关注。2014年，英国的《自然通讯》(Nat