[发明专利]一种壳核型碳包覆氮化铁纳米复合粒子制备方法与应用

摘要

一种壳核型碳包覆氮化铁纳米复合粒子制备方法与应用属于纳米材料制备技术与应用领域。其特征是在自动控制直流电弧氢等离子体设备中蒸发块体铁原料，同时通入一定比例的甲烷和氩气，得到碳包覆铁纳米粒子前驱体；将该前驱体置于400℃的氨气气氛下进行氮化热处理3～4h，得到碳包覆氮化铁纳米复合粒子；以此粉体材料作为活性物质，制作锂离子电池负电极，其首次可逆比容量达550mAh/g，且具有很高的循环稳定性能。本发明的优点在于以原位合成的碳包覆铁纳米粒子作为前驱体，低温氮化获得碳包覆氮化铁纳米复合粒子，具有较高的嵌/脱锂容量密度和循环稳定性。原料成本低廉，工艺简单，可规模化制备，适合工业化生产要求。

主权项

一种壳核型碳包覆氮化铁纳米复合粒子的制备方法，使用直流电弧等离子体设备，在含碳反应气体和惰性气体的混合气氛中蒸发块体铁原料，获得碳包覆铁纳米粒子前驱体。然后将前驱体在反应气氛中经过热处理，得到碳包覆氮化铁纳米复合材料。将上述碳包覆氮化铁纳米复合材料制作成锂离子电极片并组装电池，其特征在于以下步骤，(1)使用自动控制直流电弧氢等离子体设备，在通入比例为1∶1～1∶3的含碳反应气体和惰性气体的混合气氛中蒸发块体铁原料，获得碳包覆铁纳米粒子前驱体；(2)将此前驱体在真空条件下干燥2小时后，通入氨气，在200～500℃进行热处理3～4小时，冷却至室温，得到碳包覆氮化铁纳米复合粒子。