[发明专利]一种纳米复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米复合材料；其特征在于；所述纳米复合材料以质量百分比计包括下述组分：

纳米氧化锌颗粒70%～90%；

金属纳米颗粒5%～20%；

无定型碳3%～10%；

所述无定型碳包覆在纳米氧化锌颗粒上形成无定型碳包覆层；所述金属纳米颗粒包覆和/或镶嵌和/或贯穿所述无定型碳包覆层；

所述纳米氧化锌的粒径为200～600nm；

所述金属纳米颗粒的粒径为10～30nm；所述金属纳米颗粒的析氢电位大于等于20mV；

所述无定型碳包覆层的厚度为10～30nm；

所述所述纳米复合材料通过下述步骤制备：

步骤一

按设定比例，配取可溶性含锌的化合物和可溶性含其他金属的化合物作为原料；将配取的原料、第一碳源、溶剂，混合；得到溶液A；

所述溶剂选自醇、丙酮、乙醚中的至少一种；

所述第一碳源选自葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖，抗坏血酸、乙醛、可溶性淀粉、蔗糖中的至少一种；

步骤二

将得到的液体A置于密闭容器中，于150～200℃进行反应；然后，以10～30℃/min的冷却速度，冷却；得到含有固相的混合液；

步骤三

分离含有固相的混合液中固相和液相；清洗所得固相；将清洗后的固相在保护气氛下进行干燥、煅烧，得到所述纳米复合材料；所述煅烧的温度为500～1000℃。

2.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料；其特征在于：所述金属纳米颗粒中，金属元素选自锡、铋、铟、银、镓、镉、铅、铊、金、铂、银、铑、钯、钴、镍、铁、锰、钼、铱、镧、铈中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料，其特征在于：步骤一中，

所述可溶性含锌的化合物选自醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌中的至少一种；

所述可溶性含其他金属的化合物选自锡盐、铋盐、铟盐、银盐、镓盐、镉盐、铅盐、铊盐、金盐、铂盐、银盐、铑盐、钯盐、钴盐、镍盐、铁盐、锰、钼盐、铱盐、镧盐、铈盐中的至少一种；

所述溶剂选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料，其特征在于：步骤一中，按1mol Zn配取50～100L溶剂，50~600g碳源，0.01~0.1mol其他金属元素的比例配置可溶性含锌的化合物、可溶性含其他金属的化合物、溶剂、碳源。

5.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料，其特征在于：步骤二中，将得到的液体A置于密闭容器中，以10～20℃/min的升温速率升温至150～200℃进行反应3~8小时；然后水冷至室温，得到含有固相的混合液；

步骤三中，对步骤二所得含有固相的混合液先放入洗涤液中并超声5～30min，反复洗涤、抽滤三次，然后把前驱体放入到烘箱中，干燥8～12h得到固体B。

6.根据权利要求5所述的一种纳米复合材料，其特征在于：所述洗涤液包括去离子水、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚中的至少一种；在进行超声洗涤时，控制超声波的频率为25～40KHz、时间为10～20min。

7.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料，其特征在于：将固体B置于保护气氛下，以3～10℃/min的升温速率，升温至500～1000℃，煅烧5～10h，得到所述纳米复合材料材料；所述保护气氛选自N₂、Ar、He、H₂中的至少一种。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述纳米复合材料的应用，其特征在于：所述纳米复合材料用作锌二次电池负极材料。

9.根据权利要求8所述的一种纳米复合材料的应用；其特征在于：所述纳米复合材料用作锌二次电池负极材料时，组装成电池后，在1C下循环240圈，平均比容量为560.3~570.6mAh g^-1，库伦效率大于85%。