[发明专利]一种荧光桃红为前驱体的空心碳球及其制备方法和应用

说明书

本发明属于新能源材料技术领域，公开一种荧光桃红为前驱体的空心碳球及其制备方法和应用。所述空心碳球是以正硅酸乙酯、氨水、乙醇和去离子水混合搅拌，离心得二氧化硅球，加去离子水超声分散，得到二氧化硅球分散液，加入荧光桃红对二氧化硅球染色，并加金属阳离子固色，离心干燥后，得到染色的二氧化硅；在保护气氛下，将该染色的二氧化硅在600～1300℃煅烧制得二氧化硅球@碳，然后将二氧化硅球@碳浸泡在氢氟酸中，经洗涤和干燥处理后制得。本发明的合成方法简单，易于控制碳球的大小，可重复性高。本发明的空心碳球的纯度高，粒径均一，粒径和厚度的调控性好。将该空心碳球应用在钠离子电池时有较好的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，更具体地，涉及一种荧光桃红为前驱体的空心碳球及其制备方法和应用。

背景技术

目前，锂离子电池以其能量密度高的优势广泛应用于电动汽车、储能和消费类电子等领域，导致锂的需求大大提升，而锂在地壳中储量较少、开采困难、分布不均导致锂的价格居高不下，满足不了大规模可再生储能和智能电网对原材料价格低廉的要求。所以，亟需发展新一代综合效能优异的储能电池新体系。

与锂元素相比，钠资源丰富，在地壳中的储量约为2.64％(约为锂的406倍)，且提炼简单，价格低廉。钠元素与锂元素属于同一主族，具有相似的物理化学性质，且钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理。综上可知，钠离子电池是一种非常具有应用前景的新一代储能系统。

钠离子电池负极材料的研究方向主要为：碳基储钠负极材料、合金类储钠负极材料及其他储钠负极材料。碳基储钠材料目前仍存在一些问题，商业化的锂离子电池负极材料石墨的层间距是0.34nm，钠离子半径过大无法进入石墨层间形成稳定的层间化合物，寻找更大层间距的碳基材料是提升钠离子电池负极容量的关键。相比于传统石墨，无定形碳材料有着良好的储钠性能，其可以分为软碳和硬碳，硬碳具有较大的层间距和丰富的微孔结构，可以提供更多的储钠位点，但硬碳首次库伦效率较低，循环稳定性和倍率性能较差。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种以荧光桃红为前驱体的空心碳球。

本发明的另一目的在于提供上述空心碳球的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述空心碳球的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种荧光桃红为前驱体的空心碳球，所述空心碳球是将正硅酸乙酯、氨水、乙醇和去离子水混合搅拌，离心得二氧化硅球，加去离子水超声分散，得到二氧化硅球分散液，加入荧光桃红对二氧化硅球染色，并加金属阳离子固色，离心干燥后，得到染色的二氧化硅；在保护气氛下，将该染色的二氧化硅在600～1300℃煅烧制得二氧化硅球@碳，然后将二氧化硅球@碳浸泡在氢氟酸中，经洗涤和干燥处理后制得。

优选地，所述正硅酸乙酯和乙醇的体积比为(1～6)：(20～50)，所述去离子水、乙醇、氨水的体积比为(1～60)：(2～50)：(3～40)。

优选地，所述金属阳离子为Cu²⁺、Fe³⁺或Zn²⁺。

优选地，所述荧光桃红的质量和二氧化硅球分散液的体积比为(0.45～2.25)g：(15～45)mL。

优选地，所述二氧化硅球的粒径为100～300nm；所述二氧化硅球@碳中碳包覆层的厚度为2～5nm；所述空心碳球的直径为100～300nm，壁厚为2～5nm。

优选地，所述煅烧的时间为1～2h，所述保护气氛为氮气或氩气。

优选地，所述氢氟酸的质量浓度为5～40wt％。

所述的荧光桃红为前驱体的空心碳球的制备方法，包括如下具体步骤：