[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

摘要

本发明公开的碳/金属氧化物核壳型三维纳米纤维束是以胶原纤维为模板通过在其上负载金属氧化物，然后经高温碳化制备而成，由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。本发明不仅工艺简单、成熟，易于操作与控制，且制备周期短，生产效率高，制备成本低，可避免现有技术模板制备所带来的一系列的问题，同时所形成的三维碳纳米纤维束骨架可提供连续、贯通的电子和离子三维传输通道，从而赋予了该纤维束用作电极材料良好的倍率性能。

主权项

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。