一种碳质纳米复合材料的制备方法及其应用.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CN109494368A(43)申请公布日2019.03.19(21)申请号201811470997.1(22)申请日2018.12.04(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市学院路3号(72)发明人王慧奇王泽霖崔向前李莹李宁王延忠常青薛超瑞胡胜亮(74)专利代理机构太原华弈知识产权代理事务所14108代理人李毅(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种碳质纳米复合材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种碳质纳米复合材料的制备方法及其应用，涉及炭材料。一种碳质纳米复合材料的制备方法，步骤为：将含硼化合物和金属锑的化合物分别溶解于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，加入高分子材料，升温至80～100℃，恒温0.5～2h，冷却制得凝胶态物质；冷冻干燥10～48h，制得干凝胶；置于管式炉中，抽真空，以100～300ml/min的速度通入惰性气体，反复抽真空、通入惰性保护气数次后,以5～10℃/min速率升温至600～1200℃,恒温2～5h，冷却至室温制得碳质纳米复合材料。本发明制备过程简单，原料成本低，制备过程中无环境污染，结构与性能可控，可获得不同储钠性能的碳质纳米复合材料。CN109494368ACN109494368A权利要求书1/1页1.一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤为：1）制备凝胶态物质：将含硼化合物和金属锑的化合物分别溶解于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，加入高分子材料，搅拌均匀，升温至80～100℃，恒温0.5～2h，冷却制得凝胶态物质；2）制备干凝胶：将凝胶态物质冷冻干燥10～48h，制得干凝胶；3）制备碳质纳米复合材料：将干凝胶置于管式炉中，抽真空，以100～300ml/min的速度通入惰性气体，反复抽真空、通入惰性保护气数次后,以5～10℃/min速率升温至600～1200℃,恒温2～5h，冷却至室温制得碳质纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的含硼化合物为四苯硼钠、五硼酸铵、二甲胺基甲硼烷的任意一种或者几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的金属锑的化合物为乙酸锑、三氯化锑、五氟化锑的任意一种或者几种的混合物。4.根据权利要求1或2所述的一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的去离子水与无水乙醇的体积比为3～6：1。5.根据权利要求1或2所述的一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的高分子材料为淀粉、纤维素、或者两者的混合物。6.根据权利要求1或2所述的一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的含硼化合物：金属锑的化合物：高分子材料的质量体积比为12～26g:18g:100mL。7.根据权利要求1或2所述的一种碳质纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为高纯氩气或者氮气。8.权利要求1所述的碳质纳米复合材料的应用，其特征在于，所述的碳质纳米复合材料用作钠离子电池负极材料。2CN109494368A说明书1/4页一种碳质纳米复合材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及炭材料，具体涉及一种基于水热反应及炭化工艺制备的碳质纳米复合材料的制备方法及其应用。背景技术[0002]传统石墨材料因对钠离子脱嵌效率低、动力学速率缓慢、体积膨胀大，限制了其在钠离子电池中的直接应用，导致大容量、高钠扩散率和良好循环性能钠离子电池负极材料的严重匮乏。由于钠离子尺寸比锂大,多数锂离子电池负极材料在钠离子电池中表现不佳，存在嵌入效率低、动力学速率缓慢以及体积膨胀严重等问题，因此，设计和制备新型钠离子电池负极材料显得尤为关键。[0003]在现有钠离子电池负极材料体系中（炭材料、合金材料、金属氧化物等），炭材料存在：成本低、结构多样、可逆容量高、循环性能稳定，且具有灵活的空间构筑特性的优点。其中，硬碳具有较大的碳层间距和无序的微孔，拥有更多的储钠位点，从而硬碳作为储钠负极材料引起了众多研究者们的极大关注。[0004]然而硬碳的储钠容量、循环性能和倍率性能还有待提高，本发明中即是研发一种高储钠能力的碳质纳米复合材料。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种碳质纳米复合材料的制备方法。[0006]本发明的另一个目的是提供碳质纳米复合材料的应用。[0007]本发明的发明思路是：利用水热反应及高温炭化，制备具有高的可逆容量和倍率性能的碳质纳米复合材料，并将其用于钠离子电池负极材料的制备。[0008]本发明是通过以下技术方案实现的：一种碳质纳米复合材料的