[发明专利]一种双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料的制备方法与应用

权利要求书

1.一种双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料的制备方法，其特征在于，通过在过硫酸铵的水溶液中加入SiO₂凝胶和植酸水溶液，充分分散后，在冰浴条件下将导电聚合物单体苯胺的水溶液快速混合后静置，然后将得到的混合物通过离心、洗涤等步骤充分干燥后，经由真空或保护气下高温碳化处理，随后经过氢氟酸的水溶液去掉SiO₂即得双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）配置过硫酸铵水溶液，加入SiO₂凝胶和植酸水溶液，冰浴条件下超声搅拌至分散均匀，所述过硫酸铵水溶液的质量分数为1%-5%；SiO₂凝胶的添加量为苯胺质量的0.5-10倍，植酸的添加量为苯胺质量的0.5-3倍；所述的SiO₂凝胶中SiO₂的粒径为5～40nm；2）配置导电聚合物单体苯胺的水溶液，冰浴条件下超声搅拌直至溶解均匀，导电聚合物单体苯胺的水溶液中苯胺的质量分数为0.5%-1.5%；3）将导电聚合物单体苯胺的水溶液10s倒入过硫酸铵水溶液中，加入过程伴有1000-1200rpm搅拌，静置24小时后抽滤，滤渣用去离子水洗3～5遍，70℃真空干燥3～5 h，得蓝黑色沉淀；4）将蓝黑色沉淀在真空或保护气下600～1000 ℃高温碳化处理5～12 h后，用体积分数为10~20%的HF酸溶液处理后，用去离子水洗3～5遍，70℃真空干燥3～5 h，得双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料；所述的多孔纳米棒的长度为200-700 nm，直径为70-100 nm，比表面积为100-500 m² g⁻¹，且N/P原子的比例为1:1-3。

3.根据权利要求2所述的一种双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述保护气为Ar、Ar/H₂混合气或He。

4.基于权利要求1所述的双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料作为电极用于电池领域。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料、炭黑及羧甲基纤维素混合均匀后，涂膜，70 ℃真空干燥 4 h，即可。