1.一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料,其特征在于,所述纳米材料为核壳结构;其中,所述外壳为掺杂杂元素的均匀碳层,所述内核为金属磷酸盐;所述掺杂杂元素的均匀碳层为杂元素P、N共掺杂碳包覆,所述杂元素N、P的摩尔比为0.5~5%,均匀碳层的碳含量为5~50%;
其制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷型萃取剂溶解于有机溶剂中,充分超声后直至混合均匀,得到有机磷萃取剂;
将金属盐溶解于去离子水中,充分超声后直至混合均匀,得到金属盐溶液;将所述有机磷萃取剂和所述金属盐溶液混合,依次经过超声处理、搅拌处理、静置、抽滤、洗涤步骤后得到滤饼,所述滤饼为金属离子;
(2)将步骤(1)所得的滤饼趁湿润通过超声分散在含有植酸和表面活性剂的溶液中,冰浴条件下搅拌处理,得到溶液A;将导电聚合物单体分散在去离子水中,超声搅拌分散均匀,冰浴条件下搅拌处理,得到溶液B;将溶液A和溶液B混合,超声均匀后继续冰浴条件下搅拌处理,得到混合溶液C;配制过硫酸铵水溶液,将过硫酸铵水溶液与混合溶液C混合,冰浴条件下进行共聚合反应;反应结束后抽滤、洗涤、真空干燥后得到前驱体物质;
(3)将步骤(2)所得的前驱体物质在保护气下高温碳化处理,得到高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料。
2.权利要求1所述的一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将磷型萃取剂溶解于有机溶剂中,充分超声后直至混合均匀,得到有机磷萃取剂;
将金属盐溶解于去离子水中,充分超声后直至混合均匀,得到金属盐溶液;将所述有机磷萃取剂和所述金属盐溶液混合,依次经过超声处理、搅拌处理、静置、抽滤、洗涤步骤后得到滤饼,所述滤饼为金属离子;
(2)将步骤(1)所得的滤饼趁湿润通过超声分散在含有植酸和表面活性剂的溶液中,冰浴条件下搅拌处理,得到溶液A;将导电聚合物单体分散在去离子水中,超声搅拌分散均匀,冰浴条件下搅拌处理,得到溶液B;将溶液A和溶液B混合,超声均匀后继续冰浴条件下搅拌处理,得到混合溶液C;配制过硫酸铵水溶液,将过硫酸铵水溶液与混合溶液C混合,冰浴条件下进行共聚合反应;反应结束后抽滤、洗涤、真空干燥后得到前驱体物质;
(3)将步骤(2)所得的前驱体物质在保护气下高温碳化处理,得到高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料。
3.根据权利要求2所述的一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料的制备方法,其特征在于,所述有机磷萃取剂为中性磷型、酸性磷型或双配位磷型中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料的制备方法,其特征在于,所述磷型萃取剂的摩尔浓度为0.05~0.5M/L;所述有机溶剂为丙酮、三乙胺、正丁醇、二氧六环、四氢呋喃、甲酸甲酯、三丁胺、乙酸乙酯、氯仿、三辛胺、碳酸二甲酯、乙醚、异丙醚、正丁醚、三氯乙烯、二苯醚、二氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、己烷溶剂中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料的制备方法,其特征在于,所述有机磷萃取剂的有机磷与金属盐的摩尔比为1:0.5‑3;有机磷与植酸的质量比为
1:0.5‑5;导电聚合物单体质量与金属盐的质量比为1:0.2‑2;表面活性剂与金属盐的质量比为1:0.5‑5;所述过硫酸铵的加入量与导电聚合物的质量比为1:0.2‑1。
6.根据权利要求2所述的一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)保护气为Ar、He或Ar/H2混合气,所述高温碳化处理温度为400~700℃,处理时间为1‑12h。
7.权利要求1所述的一种高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料的应用,其特征在于,将所述高性能碳包覆金属磷酸盐纳米材料用作钠离子电池负极。