[发明专利]碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束及其制备方法

权利要求书

1.一种碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

(1)将100份胶原纤维与400～1200份去离子水加入反应装置中搅拌混合均匀后，调节体系pH至1.5～2.5，然后加入金属离子溶液混合均匀并反应1～8h，其中金属离子的含量为胶原纤维的10～50wt％，再缓慢滴加弱碱溶液，使体系在4h内将pH调至3.5～6.0，并升温至25～50℃继续反应4～12h，反应结束后过滤、洗涤、干燥，即可得到负载有金属离子的胶原纤维；

(2)在真空或氮气条件下，将负载有金属离子的胶原纤维依次按照以下升温程序进行高温碳化：以2～20℃/min的升温速度从室温升至300℃并保持≤4h，然后再以2～20℃/min的升温速度升温至500～800℃并保持1～6h，即可获得具有三维结构的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束，

其中所用物料的份数均为重量份。

2.根据权利要求1所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中所用的金属离子溶液为含Fe³⁺的水溶性铁盐、Ti⁴⁺的水溶性钛盐、Sn⁴⁺的水溶性锡盐或Co²⁺的水溶性钴盐溶液中的任一种。

3.根据权利要求1或2所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中所用的弱碱溶液为由碳酸氢钠、碳酸钠或氨水中的任一种配制的溶液。

4.根据权利要求1或2所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中所用的去离子水为400～800份；缓慢滴加弱碱溶液调pH的时间为2～4小时；升温后继续反应时间为6～12h。

5.根据权利要求3所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中所用的去离子水为400～800份；缓慢滴加弱碱溶液调pH的时间为2～4小时；升温后继续反应时间为6～12h。

6.根据权利要求1或2所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中碳化升温速度为5～10℃/min。

7.根据权利要求3所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中碳化升温速度为5～10℃/min。

8.根据权利要求5所述的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束的制备方法，该方法中碳化升温速度为5～10℃/min。

9.一种由权利要求1所述方法制备的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束，该核壳型三维纳米纤维束为黑色粉末，是由直径为20～100nm的碳/金属氧化物核壳型纳米纤维组成的直径≥10um的微纤维束，金属氧化物形成的壳层厚度为5～50nm，金属氧化物粒径为2～20nm，其作为锂离子电池负极材料使用时，在0.4A的放电容量为139～743mAhg^-1。