[發(fā)明專利]一種氮摻雜碳包覆二氧化硅納米管復(fù)合材料的制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011381807.6 | 申請(qǐng)日： | 2020-12-01 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112467113A | 公開（公告）日： | 2021-03-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李克;章淙彪;章曦;戴金濤 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 南昌大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/48;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/052 |
| 代理公司： | 南昌朗科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36134 | 代理人： | 郭毅力 |
| 地址： | 330031 江西*** | 國省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 摻雜 碳包覆 二氧化硅 納米 復(fù)合材料 制備 方法 | ||
一種氮摻雜碳包覆二氧化硅納米管復(fù)合材料的制備方法，(1)配置適量檸檬酸或酒石酸溶于乙醇溶液，超聲溶解；(2)滴加正硅酸乙酯于上述溶液；(3)向上述混合溶液中加入氨水，凝膠，水洗去除模板，干燥，得管狀SiO2粉末；(4)將管狀SiO2溶解于緩沖液中；(5)向上述溶液中加入鹽酸多巴胺，攪拌；(6)離心收集SNTs@聚多巴胺產(chǎn)物，干燥；(7)將樣品在N2氣氛的保護(hù)下高溫處理得到具有氮摻雜碳包覆的二氧化硅納米管。本發(fā)明復(fù)合材料的制備方法采用了一種極易去除的模板，僅用水洗便能完全除去。并且制備的復(fù)合材料不僅具有相對(duì)較大的比表面積而且具有良好電子和離子電導(dǎo)率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，涉及納米管復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)
SiO2作為一種自然界極易獲得的物質(zhì)，具有較低的密度，較高的穩(wěn)定性，高滲透性以及高抗腐蝕性、抗氧化性等特點(diǎn)使得SiO2被廣泛運(yùn)用在光導(dǎo)纖維、玻璃、鋰硅電池、催化劑等各大領(lǐng)域。特別是隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?nèi)找嫘枨蟛粩嘣黾樱Ｒ?guī)鋰離子電池（LIB）的能量密度低，因而受到了限制，不足以滿足廣泛的需求。 因此，尋找具有較高理論比容量和低成本的陽極材料至關(guān)重要。目前，由于硅基材料具有高容量而被廣泛研究（Si：4200 mAh g-1；SiOx；SiO：2400 mAh g-1；SiO2：1965 mAh g-1）。
以鋰硅電池為例，由于硅具有非常高的比容量，因此越來越多的研究者研究這一領(lǐng)域，但同時(shí)鋰硅電池有一個(gè)急需解決的重大挑戰(zhàn)，也就是由于鋰化過程中形成的Li-Si合金（Li22Si5，315％），硅負(fù)極產(chǎn)生相當(dāng)大的體積膨脹。這一缺陷阻礙了鋰硅電池的實(shí)際運(yùn)用。為了克服這一挑戰(zhàn)，研究者們發(fā)現(xiàn)制備一種管狀的SiO2增大了SiO2的比表面積，可以提供更多的Li+和電子插入位點(diǎn)。 此外，納米管的中空部分可以用作“緩沖區(qū)”，以補(bǔ)償反應(yīng)物的體積波動(dòng)，同時(shí)有助于保持電極材料的機(jī)械完整性，從而改善循環(huán)性能。目前，模板法和溶膠-凝膠法由于其簡單且易于操作而被廣泛用于合成納米結(jié)構(gòu)材料。但是，現(xiàn)在廣泛運(yùn)用的模板必須通過高溫煅燒，以及用強(qiáng)酸或堿洗滌的方式才能夠去除，過程十分繁瑣，因此尋求一種易于去除的模板是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氮摻雜碳包覆二氧化硅納米管復(fù)合材料的制備方法，能夠可以極大的縮短實(shí)驗(yàn)過程和去除模板所花費(fèi)的時(shí)間，且無污染。并且可以避免以往因煅燒，或用強(qiáng)酸強(qiáng)堿去除模板造成對(duì)管狀SiO2的損傷，很好的保護(hù)了目標(biāo)產(chǎn)物管狀SiO2的完整性，采用氮摻雜碳層包覆SiO2制備復(fù)合材料，增強(qiáng)了管狀SiO2的導(dǎo)電性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明所述的一種氮摻雜碳包覆二氧化硅納米管復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟。
（1）配置適量檸檬酸或酒石酸溶于無水乙醇溶液，超聲溶解。
（2）滴加正硅酸乙酯于上述溶液，在室溫下放置0.5-1h。
（3）向上述混合溶液中加入濃度為3-6mol/L的氨水，攪拌均勻，靜置2-5h使之產(chǎn)生凝膠，用蒸餾水或去離子水洗滌去除模板，然后在80℃溫度下干燥后可獲得管狀SiO2粉末。
（4）將上述制備好的管狀SiO2粉末溶解于濃度為0.1-0.5mol/L的Tris緩沖液中，超聲處理分散15分鐘。
（5）向上述溶液中加入適量鹽酸多巴胺，室溫的條件下以150-1000r/min攪拌2-10h。
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