[發明專利]一種氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片及其制備方法與儲能應用

在審

• 申請號: 202110985207.9
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113707861A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 王巖;查志飛;吳玉程;余翠平;張劍芳;秦永強;崔接武;張勇
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

1.一種氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片的制備方法，其特征在于：首先通過溶劑熱合成氧化鈷納米片前驅體；然后以聚乙烯吡咯烷酮為氮源和碳源，通過水浴處理，在氧化鈷納米片前驅體表面形成一層聚乙烯吡咯烷酮層；最后在高溫下進行煅燒，充分利用聚乙烯吡咯烷酮在高溫煅燒過程中原位碳化和分解，在氧化鈷納米片表面形成氮摻雜的碳層，即獲得氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片。

2.根據權利要求1所述氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：

(1)溶劑熱合成氧化鈷納米片前驅體

稱取0.5～1.5g Co(NO₃)₂·6H₂O加入到30～80mL的去離子水中，攪拌15～30min，加入0.1～1g尿素，攪拌至形成無固體沉淀的溶液；然后把溶液加入到體積為50mL的反應釜中，在溫度為150～180℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中保溫12～18h；自然冷卻到室溫后反應釜內生成粉紅色沉淀，用乙醇和去離子水交替離心清洗、烘箱干燥，得到氧化鈷納米片前驅體；

(2)氧化鈷納米片前驅體@聚乙烯吡咯烷酮層的合成

首先配制去離子水與乙二醇體積比為1:5的混合溶液，然后向10～30mL混合溶液中加入0.1～1g聚乙烯吡咯烷酮，攪拌15～30min，最后加入0.1～0.5g氧化鈷納米片前驅體，在水浴溫度為80～100℃中保溫4～12h，隨后離心、干燥，將去離子水及乙二醇去除，進而得到氧化鈷納米片前驅體@聚乙烯吡咯烷酮層；

(3)氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片的合成

將所述氧化鈷納米片前驅體@聚乙烯吡咯烷酮層粉末放置于燒舟中，在氬氣氛圍中，將管式爐內溫度升至400～500℃，升溫速率1～10℃min^-1，保溫煅燒1～4h，然后隨爐冷卻至室溫，即獲氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片。

3.一種權利要求1或2所述制備方法所獲得的氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片。

4.一種權利要求3所述的氮摻雜碳層包覆的氧化鈷納米片的儲能應用，其特征在于：用于作為鋰離子電池負極材料。