[发明专利]一种核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料，其特征在于，为核壳结构，掺氮空心碳球作为支撑核，锰酸钴作为包覆壳均匀包覆在所述掺氮空心碳球表面，其中所述锰酸钴为纳米片状，且垂直均匀布设于所述掺氮空心碳球表面，所述掺氮空心碳球按质量比计为所述锰酸钴的10-40%。

2.根据权利要求1所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料，其特征在于，所述掺氮空心碳球的平均直径为240-320nm，壁厚为20-60nm；所述核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的平均直径为380-440nm。

3.一种权利要求1所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）将高锰酸钾和钴盐溶解在水里，然后将掺氮空心碳球通过超声分散到高锰酸钾和钴盐的混合水溶液中，进行水热反应，后处理得核壳结构的钴锰双氢氧化物-掺氮空心碳球复合材料；

（2）将步骤（1）所得的核壳结构的钴锰双氢氧化物-掺氮空心碳球复合材料在惰性气体氛围下煅烧处理，即得核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料。

4.根据权利要求3所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，高锰酸钾和钴盐的摩尔比为（0.5-4）：1，掺氮空心碳球按质量比计为高锰酸钾和钴盐总质量的3-10%。

5.根据权利要求3所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴或醋酸钴。

6.根据权利要求3所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，超声分散条件为：时间为10-30min，温度为15-30℃；水热反应条件为：将反应液密封后进行反应，其中反应温度为100-150℃，保温时间4-12h。

7.根据权利要求3所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中掺氮空心碳球制备方法为：将水、乙醇和氨水混合，然后滴加1-2mL正硅酸四乙酯，最后加入0.4-0.8g盐酸多巴胺，制得聚多巴胺与二氧化硅的实心微球；将聚多巴胺与二氧化硅微球在惰性气体下600-850℃煅烧处理1-3h，制得掺氮碳与二氧化硅微球；最后用氢氟酸刻蚀去掉二氧化硅，制得掺氮空心碳球。

8.根据权利要求3所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，后处理为：将反应所得固体离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤，然后在60-80℃条件下干燥8-12h；所述步骤（2）中，惰性气体为氮气，煅烧处理条件为：温度为300-400℃，时间为1-4h。

9.一种权利要求1所述的核壳结构的锰酸钴-掺氮空心碳球复合材料的应用，其特征在于，具体为用作超级电容器电极材料。