[發明專利]氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 202210634499.6
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114975937B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 袁永鋒;黃周煜;朱敏;尹思敏;郭紹義
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/62
• 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

1.一種氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料，其特征在于，所述氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料呈立方體形狀，內部中空；

所述氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料包括氮摻雜碳盒子狀外殼和封裝于所述氮摻雜碳盒子狀外殼內部的帶有結晶水的氯化鈷顆粒混合物，并且所述氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料的外殼內部還留有空隙；

所述帶有結晶水的氯化鈷顆粒混合物為CoCl₂·2H₂O顆粒和CoCl₂·6H₂O顆粒的混合物；

所述帶有結晶水的氯化鈷顆粒混合物中的氯化鈷顆粒由Co-Co?PBA前驅體經碳化、氯化形成；

所述Co-Co?PBA前驅體的制備方法為：將Co(NO₃)₂·6H₂O和檸檬酸鈉二水合物溶于去離子水，得到溶液A；將K₃[Co(CN)₆]溶于去離子水，得到溶液B；將溶液B注入溶液A，在20~30℃下，將所得溶液攪拌均勻，老化20~22?h；將老化后所得的產物離心分離，洗滌，干燥，即得所述Co-Co?PBA前驅體。

2.根據權利要求1所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料，其特征在于，所述氮摻雜碳盒子狀外殼由聚多巴胺碳化形成。

3.根據權利要求1所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料，其特征在于，所述氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子的邊長為100?nm~5?mm。

4.根據權利要求1所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料，其特征在于，所述氮摻雜碳盒子狀外殼的厚度為10~100?nm。

5.根據權利要求1所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料，其特征在于，在所述氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料中，所述帶有結晶水的氯化鈷顆粒混合物中的氯化鈷的質量占比為20%~79%，所述帶有結晶水的氯化鈷顆粒混合物中的結晶水的質量占比為1%~20%，其余為碳。

6.根據權利要求1~5任一項權利要求所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：

（1）配制溶液A:?將Co(NO₃)₂·6H₂O和檸檬酸鈉二水合物溶于去離子水；

配制溶液B:?將K₃[Co(CN)₆]溶于去離子水；

將溶液B注入溶液A，在20~30℃下，將所得溶液攪拌均勻，老化20~22?h；將老化后所得的產物離心分離，洗滌，干燥，得到Co-Co?PBA前驅體；

（2）將步驟（1）所得的Co-Co?PBA前驅體分散于去離子水中；加入三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽，充分攪拌與分散后再加入鹽酸多巴胺，攪拌4~8?h；將所得的產物離心分離，洗滌，干燥，得到Co-Co?PBA@PDA；將所得的Co-Co?PBA@PDA，在氬氣氛圍下，加熱至400~700℃，保溫1~3?h，得到Co@碳空心立方體納米盒子；

（3）將步驟（2）所得的Co@碳空心立方體納米盒子置于管式爐，加熱至300~600℃，通入氬氣和氯氣的混合氣體，保溫0.5~2?h，得到所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料。

7.根據權利要求6所述的氯化鈷封裝氮摻雜碳空心立方體納米盒子復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：

配制溶液A時，所述的Co(NO₃)₂·6H₂O、檸檬酸鈉二水合物和去離子水的用量之比為87.5~525?mg：265?mg：20?mL；

配制溶液B時，所述的K₃[Co(CN)₆]與去離子水的用量之比為66.5~399?mg：20?mL。