[發明專利]一種碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310218732.3
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103268929A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 丁軼;王玉燕;楊立山
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/134;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/1395;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

1.一種碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料，其特征在于，該復合多孔材料是由碳、金屬銅納米顆粒和金屬氧化物納米顆粒組成的復合結構，該復合結構由金屬氧化物納米顆粒堆積生長成具有三維孔道的多孔骨架，金屬銅納米顆粒附著于金屬氧化物納米顆粒上，碳包覆在金屬銅納米顆粒和金屬氧化物納米顆粒表面；所述的金屬氧化物納米顆粒的直徑在30～100nm，金屬銅納米顆粒的直徑在5～10nm，所述的三維孔道的尺寸為15～150nm。

2.一種權利要求1所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，步驟如下：

（1）將銅鹽、金屬鹽R和表面活性劑溶于溶劑中，在25～100℃下恒溫攪拌均勻，制得溶液A，使得銅鹽的濃度為0.01～10mol/L，金屬鹽R的濃度為0.1～30mol/L，表面活性劑的濃度為0.0001～20g/L；

所述的金屬鹽R為氯化鎳、氯化錳、氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鋅、氯化鎘、醋酸鎳、醋酸錳、醋酸亞鐵、醋酸鐵、醋酸鋅、醋酸鎘中的一種；

所述的表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、氯化三甲基十六烷基銨、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物中的一種或以任意比的混合物；

所述的溶劑為乙二醇、水或乙二醇與水以任意比例的混合溶液；

（2）將草酸與步驟（1）所述的溶劑混合得溶液B，使得草酸的濃度為0.01～5mol/L；室溫下將溶液B以5～100mL/min的滴速滴入到溶液A中，邊滴邊攪，滴完后攪拌1～10h；溶液B與溶液A的體積比控制在1：（2～5）；離心分離固體產物，經過水和無水乙醇洗滌、20～120℃干燥1～10h，得到復合物前驅體；

（3）將步驟（2）制得的復合物前驅體在保護氣體中以1～20℃/min的速率升溫至200～800℃，保溫2～24h，即得本發明碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料；

或者，以1～10℃/min的速率升溫至200～300℃，保溫2～5h，再以相同的速率升溫至500～800℃，保溫2～20h，即得本發明碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料；

所述的保護氣體是惰性氣體或氫氣和惰性氣體的混合氣體。

3.根據權利要求2所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述的銅鹽為氯化銅、醋酸銅、硫酸銅、硝酸銅中的一種。

4.根據權利要求2所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述的溶劑為乙二醇與水按20:1體積比的混合溶液。

5.根據權利要求2所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟（2）中洗滌的方式為用水和無水乙醇分別洗滌3～5次。

6.根據權利要求2所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述攪拌的速率為400～1000r/min。

7.根據權利要求2所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中所述的惰性氣體為純度≥99.9%的N₂、Ar、He中的一種。

8.根據權利要求2所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述的混合氣體中，0＜氫氣的體積含量≤10%。

9.一種權利要求1所述的碳/銅/金屬氧化物復合多孔材料在制備鋰離子電池負極材料中的應用。