[发明专利]一种三维分级多孔氮掺杂碳包硅复合材料的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种三维分级多孔氮掺杂碳包硅复合材料的制备方法及应用，该方法利用高压溅射法将有机金属框架与纳米硅以及聚丙烯腈混合，在保护气氛中高温焙烧碳化后，用盐酸除去有机金属框架中的金属氧化物，经过洗涤、干燥即制得三维分级多孔氮掺杂碳包硅复合材料（3D NPC@Si）。该方法对于合成组分可控、结构可控、高的比表面积以及良好的结构稳定性的锂离子电池负极材料提供了很大的可行性。该方法简单易行，成本低廉，所制备的复合材料具有较高的比表面积、良好的电子传导性以及较好的结构稳定性。在锂离子电池负极材料中表现极好的电化学性能，具有很好的工业应用前景。

主权项

1.一种三维分级多孔氮掺杂碳包硅复合材料的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：/na、有机金属框架化合物的制备：将含1.07 g六水合硝酸锌的甲醇溶液50 ml加入到含2.357 g 2-甲基咪唑的甲醇溶液50 ml中，在室温剧烈搅拌24 h，离心，用甲醇溶液洗涤3次，温度60℃真空干燥；/nb、将步骤a制备的0.2 g有机金属框架化合物，0.3 g纳米硅分散在4 ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，超声15 min，再加入0.2 g聚丙烯腈，室温搅拌12 h，然后转移到高压溅射装置中进行高压喷涂溅射，得到混合物；/nc、将步骤b得到的混合物在氮气气氛中温度350 ℃焙烧3 h，再在800 ℃焙烧1 h，用2M盐酸去除有机金属框架中的金属氧化物；/nd、将步骤c得到的产物洗涤干燥，即得三维分级多孔氮掺杂碳包硅复合材料。/n