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专利号: 2019100631196
申请人: 东北大学秦皇岛分校
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种磷化二钴/碳复合材料,其特征在于,所述磷化二钴/碳复合材料包括碳材料基底以及嵌入在所述碳材料基底中的Co2P纳米片。

2.根据权利要求1所述磷化二钴/碳复合材料,其特征在于,所述Co2P纳米片为单分散的Co2P纳米片;

优选地,所述Co2P纳米片的尺寸为1-6μm;

优选地,所述Co2P纳米片的厚度为3-14nm;

优选地,所述磷化二钴/碳复合材料为层状结构;

优选地,所述磷化二钴/碳复合材料中,碳材料基底与Co2P纳米片的质量比为0.1:1-

0.5:1;

优选地,所述磷化二钴/碳复合材料的比表面积为220-260m2g-1;

优选地,所述磷化二钴/碳复合材料为多孔材料;

优选地,所述磷化二钴/碳复合材料的孔隙率为30%-60%;

优选地,所述磷化二钴/碳复合材料的孔径为1-10nm。

3.一种如权利要求1或2所述磷化二钴/碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将钴源、磷源和表面活性剂与水混合后,进行水热反应,得到Co2P前驱体;

(2)将步骤(1)所述Co2P前驱体与有机碳源溶液混合后,进行水热反应,得到Co2P/C复合材料前驱体;

(3)将步骤(2)所述Co2P/C复合材料前驱体在保护性气氛下进行煅烧,得到所述磷化二钴/碳复合材料。

4.根据权利要求3所述制备方法,其特征在于,步骤(1)所述钴源为可溶性钴盐;

优选地,所述可溶性钴盐包括硝酸钴、乙酸钴或氯化钴中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(1)所述磷源为红磷;

优选地,步骤(1)所述钴源与磷源的摩尔比为1:4.5-1:6.0;

优选地,步骤(1)所述表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(1)的水热反应体系中,所述表面活性剂的浓度为1.43-4.29g/L;

优选地,步骤(1)所述混合的方法为搅拌混合。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述水热反应的温度为

140-220℃;

优选地,步骤(1)所述水热反应的时间为15-60h;

优选地,步骤(1)所述水热反应在有特氟隆衬里的不锈钢高压釜中进行;

优选地,步骤(1)还包括:对所述Co2P前驱体进行洗涤和干燥;

优选地,所述洗涤方法为先用盐酸洗涤,再用水和乙醇洗涤;

优选地,所述盐酸的浓度为1-3mol/L。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述有机碳源包括葡萄糖、蔗糖或柠檬酸中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(2)所述有机碳源溶液中,有机碳源的浓度为0.05-0.5mol/L;

优选地,步骤(2)中,所述Co2P前驱体与有机碳源的质量之比为1:0.15-1:0.55。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述水热反应的温度为160-200℃;

优选地,步骤(2)所述水热反应的时间为2-5h;

优选地,步骤(2)所述水热反应在有特氟隆衬里的不锈钢高压釜中进行。

8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述保护性气氛包括氩气;

优选地,步骤(3)所述煅烧的温度为500-700℃;

优选地,步骤(3)所述煅烧的时间为2-6h;

优选地,步骤(3)所述煅烧的升温速率为1-10℃/min。

9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将可溶性钴盐、红磷和表面活性剂与水混合后,在有特氟隆衬里的不锈钢高压釜中进行水热反应,水热反应的温度为140-220℃,水热反应时间为15-60h,对水热反应的产物先用1-3mol/L盐酸洗涤,再用水和乙醇洗涤,最后干燥,得到Co2P前驱体;

其中,可溶性钴盐与红磷的摩尔比为1:4.5-1:6.0;水热反应体系中,所述表面活性剂的浓度为1.43-4.29g/L;

(2)将步骤(1)所述Co2P前驱体与0.05-0.5mol/L的有机碳源溶液混合后,在有特氟隆衬里的不锈钢高压釜中进行水热反应,水热反应的温度为160-200℃,水热反应时间为2-5h,得到Co2P/C复合材料前驱体;

其中,所述Co2P前驱体与有机碳源的质量之比为1:0.15-1:0.55g/mol;

(3)将步骤(2)所述Co2P/C复合材料前驱体在氩气气氛下以1-10℃/min的升温速率升温至500-700℃进行煅烧,煅烧时间为2-6h,得到所述磷化二钴/碳复合材料。

10.一种如权利要求1或2所述磷化二钴/碳复合材料的用途,其特征在于,所述磷化二钴/碳复合材料作为负极材料用于钠离子电池或钾离子电池。