[发明专利]一种用作锂离子电池负极材料的锡/锡化钴@碳中空纳米管及其制备方法

权利要求书

1.一种用作锂离子电池负极材料的锡/锡化钴@碳中空纳米管的制备方法，其特征在于：以含Sn²⁺和聚乙烯吡咯烷酮的纤维薄膜为模版，首先氧化获得SnO₂@C中空纳米管，然后包覆一层提供碳源和氮源的多巴胺，再包覆一层ZIF-67纳米片，最后依次进行还原和氧化，即获得目标产物Sn/CoSn_x@C中空纳米管，包括如下步骤：

步骤1、将1.2～1.3g聚乙烯吡咯烷酮加入到4～5mL N,N-二甲基甲酰胺中，获得溶液A；将0.3～0.4g二水合氯化亚锡加入到6～7mL乙醇中，获得溶液B；将溶液B倒入溶液A中并磁力搅拌均匀，获得静电纺丝溶液，然后通过静电纺丝技术，利用铜网收集含Sn²⁺和聚乙烯吡咯烷酮的纳米纤维，剥离得到含Sn²⁺和聚乙烯吡咯烷酮的纤维薄膜；

步骤2、将含Sn²⁺和聚乙烯吡咯烷酮的纤维薄膜在马弗炉中空气气氛下氧化，得到SnO₂@C中空纳米管；

步骤3、在100mL去离子水中加入羧甲基纤维素钠调节pH值至8.5，然后加入0.01～0.02g多巴胺并搅拌均匀，再加入0.03～0.04g步骤2所得SnO₂@C中空纳米管，室温下磁力搅拌，离心收集，得到SnO₂@C@PDA中空纳米管；

步骤4、将步骤3所得SnO₂@C@PDA中空纳米管加入100mL去离子水中，然后加入0.07～0.08g聚乙烯吡咯烷酮进行改性，再加入0.3～0.4g六水合硝酸钴，室温下搅拌后，获得溶液C；将2.3～2.4g二甲基咪唑溶于50mL水中，获得溶液D；将溶液D倒入溶液C中，室温下磁力搅拌，静置，离心分离，真空干燥，得到SnO₂@C@PDA@ZIF-67中空纳米管；

步骤5、将所述SnO₂@C@PDA@ZIF-67中空纳米管转移到纳博热中，在还原气氛下高温煅烧，获得Sn/SnO₂@C@Co²⁺中空纳米管；所述还原气氛为H₂/Ar气，所述高温煅烧的温度为600～650℃、煅烧时间为2～4h、升温速率为2℃/min；

步骤6、将所述Sn/SnO₂@C@Co²⁺中空纳米管转移到管式炉中，在空气气氛下进行氧化煅烧，即获得用作锂离子电池负极材料的Sn/CoSn_x@C中空纳米管；所述氧化煅烧的温度为230～240℃、煅烧时间为1～3h、升温速率为5℃/min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述磁力搅拌的转速为350～450rpm、时间为11～12h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述静电纺丝的电压为14～15KV、流速为0.8～0.9mL/h、针头到接收屏的距离为14～18cm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述氧化是先升温至280～290℃预氧化煅烧2～3h，再升温至490～500℃氧化煅烧2～3h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述磁力搅拌的转速为350～450rpm、时间为23～24h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4中，所述磁力搅拌的转速为350～450rpm、时间为15～20min，所述静置的时间为3～4h，所述离心分离的转速为8000～12000rpm，所述真空干燥的温度为60～70℃、干燥时间为6～7h。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述的制备方法所制得的Sn/CoSn_x@C中空纳米管。

8.一种权利要求7所述Sn/CoSn_x@C中空纳米管用于锂离子电池负极材料的应用。