[发明专利]一种介孔碳/磷酸铁锂复合纳米材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种介孔碳/磷酸铁锂复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备多层中空SiO₂；所述多层中空SiO₂的制备方法包括如下步骤：

(a)在含有表面活性剂的水溶液中加入单体分子和引发剂，反应得到聚单体分子纳米粒子；

(b)将聚单体分子纳米粒子在溶剂中与有机胺反应，然后将硅源和氨气加入到溶液中，继续反应，得到聚单体分子/SiO₂纳米粒子；

(c)将步骤(b)得到的聚单体分子/SiO₂纳米粒子与季铵盐、硅源在碱性溶液中进行第一步反应得到覆盖有介孔SiO₂纳米粒子的聚单体分子/SiO₂纳米粒子，而后使用聚乙烯吡咯烷酮溶液改性和NaOH溶液自模板蚀刻，继续加入有机胺进行第二步反应；

(d)重复步骤(c)，煅烧得到所述多层中空SiO₂；

(2)将碳源和硫酸灌注到步骤(1)得到的多层中空SiO₂中反应，使用碱性溶液溶解得到介孔碳；所述碳源为蔗糖和/或葡萄糖；所述反应在保护性气体保护下进行，所述反应的温度为500-1000℃；

(3)将介孔碳分散于水中形成分散液，而后将铁源、锂源、磷酸盐和有机酸加入到分散液中混合，将磷酸铁锂分散于多层中空结构中，得到所述介孔碳/磷酸铁锂复合纳米材料；所述有机酸包括柠檬酸、草酸或抗坏血酸中的任意一种或至少两种的组合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述表面活性剂包括苯乙烯磺酸钠和/或十二烷基磺酸钠。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述单体分子包括苯乙烯、氨基苯或醛基苯中的任意一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠或过氧化氢中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述水溶液中还包括NaHCO₃。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述NaHCO₃和表面活性剂的质量比为2:1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述反应在搅拌进行。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌为磁力搅拌。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述反应的温度为50-100℃。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述反应的时间为10-20h。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述溶剂为乙醇。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)和步骤(c)中所述有机胺均为3-氨丙基三乙氧基硅烷。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)和步骤(c)中所述硅源为硅酸甲酯、硅酸乙酯或硅酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述硅源和氨气的体积比为1:1-5。

15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述反应结束后还包括离心洗涤得到聚单体分子/SiO₂纳米粒子。