[发明专利]一种多孔CoO@氮掺杂碳同轴纳米棒的制备方法

摘要

本发明公开了一种多孔CoO@氮掺杂碳同轴纳米棒的制备方法，该方法利用Co₃O₄纳米棒作为模板，通过吡咯原位聚合、碳化的方式先形成Co₃O₄纳米棒@聚吡咯核壳结构后再碳化得到CoO@氮掺杂碳。本发明制备的多孔CoO@氮掺杂碳同轴纳米棒用作高性能锂离子电池负极材料，一方面因其具有多孔结构，不仅在循环中能够有效缓冲体积变化，提高材料的循环稳定性，还能增加活性物质与电解液的接触面积，提高材料的有效利用率；另一方面，由于在多孔结构上包覆一层氮掺杂碳材料能够提升材料的导电性，从而进一步提升材料的电化学活性，在锂离子电池领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种多孔CoO@氮掺杂碳同轴纳米棒的制备方法，其特征是：利用Co₃O₄纳米棒作为模板，通过吡咯原位聚合、碳化的方式先形成Co₃O₄纳米棒@聚吡咯核壳结构后再碳化得到CoO@氮掺杂碳；具体操作步骤如下：a.将浓度为1‑5mL/L的吡咯单体分散于浓度为10‑30g/L的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中；b.以1‑10g/L的比例向溶液a中加入多孔Co₃O₄纳米棒，超声分散10‑20min后，由于溶液a中表面活性剂SDBS的存在，Co₃O₄纳米棒将均匀分散于溶液中；保持磁力搅拌0.5‑2h，加入浓度为0.1mol/L的过硫酸钠溶液5‑15mL作为引发剂；c.将溶液b在磁力搅拌下放置5‑10h，过硫酸钠将引发吡咯发生活性自由基聚合，在良好分散的Co₃O₄纳米棒表面形成聚吡咯层，形成多孔CoO纳米棒@聚吡咯核壳结构黑色粉体；d.将干燥的多孔CoO纳米棒@聚吡咯核壳结构黑色粉体在惰性气氛下、300～700℃下碳热还原煅烧2‑5h，得到黑色粉末多孔CoO@氮掺杂碳纳米棒目标产物；由于聚吡咯是含氮聚合物，碳化后形成氮掺杂碳，并均匀包覆于CoO表面。