[發明專利]氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 202110168893.0
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN113013411B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 楊秋合;袁永鋒
• 申請（專利權）人: 杭州職業技術學院
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/52;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 高佳逸;胡紅娟

1.一種氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料，其特征在于，所述氧化亞鈷分級介孔納米球由CoO納米晶組裝而成，所述氧化亞鈷分級介孔納米球的表面依次包覆有由TiO₂納米晶組成的TiO₂包覆層和非晶態碳層；所述CoO納米晶的尺寸為3-50nm，所述氧化亞鈷分級介孔納米球的直徑為100-1000nm；

所述的氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料的制備方法，包括步驟：

(1)將Co(NO₃)₂·6H₂O溶解于異丙醇中，加入甘油，攪拌30min后于150-200℃溶劑熱反應2-10h，反應結束后冷卻、離心分離，固體產物用無水乙醇洗滌后于80℃烘干，得到Co甘油球；

(2)在氬氣氣氛中，將所述Co甘油球以1-5℃min^-1的升溫速率加熱至450℃，保溫1h，得到CoO-C球，然后在空氣氣氛中，將所述CoO-C球以1-5℃min^-1的升溫速率加熱至450℃，保溫2h，得到CoO分級介孔納米球；

(3)將所述CoO分級介孔納米球均勻分散于無水乙醇中，在攪拌下加入異丙醇鈦，將所得混合液加熱至60℃后，在攪拌下加入去離子水，繼續攪拌反應1.5h后，離心收集固體產物，并用無水乙醇洗滌，80℃烘干，得到CoO分級介孔納米球@TiO₂；

(4)將所述CoO分級介孔納米球@TiO₂超聲分散于無水乙醇和去離子水的混合溶液中，然后加入十六烷基三甲基溴化銨、間苯二酚、氫氧化銨和甲醛溶液，隨后將所得混合體系加熱至30-50℃并保溫16h，將所得固體產物離心分離，經無水乙醇洗滌、80℃烘干后于氬氣氣氛中以1-5℃min^-1的升溫速率加熱至400-700℃并保溫2h，得到所述氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料。

2.根據權利要求1所述的氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料，其特征在于，所述TiO₂納米晶的尺寸為1-20nm，所述TiO₂包覆層的厚度為30-300nm；

所述非晶態碳層的厚度為3-100nm，由間苯二酚-甲醛樹脂碳化形成。

3.根據權利要求1所述的氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料，其特征在于，步驟(1)中，相對于145.5mg Co(NO₃)₂·6H₂O，所述異丙醇的用量為50mL，所述甘油的用量為10mL。

4.根據權利要求1所述的氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料，其特征在于，步驟(3)中，相對于25mg所述CoO分級介孔納米球，用于分散所述CoO分級介孔納米球的無水乙醇的用量為50mL，所述異丙醇鈦的用量為0.05-0.4mL，所述去離子水的用量為0.05-0.4mL。

5.根據權利要求1所述的氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料，其特征在于，步驟(4)中，相對于40mg所述CoO分級介孔納米球@TiO₂，所述混合溶液由12.5mL無水乙醇和30mL去離子水混合得到，所述十六烷基三甲基溴化銨的用量為20-190mg，所述間苯二酚的用量為5-40mg，所述氫氧化銨的用量為0.05-0.5mL，所述甲醛溶液的用量為5-60μL，所述甲醛溶液的濃度為37％。

6.根據權利要求1～5任一項所述的氧化亞鈷分級介孔納米球@二氧化鈦@碳復合材料在鋰離子電池負極材料中的應用。