[发明专利]一种笼状钴铁硫属化物碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种笼状钴铁硫属化物碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)取铁氰化钾溶解于去离子水中，形成黄色透明溶液A；

(2)将钴盐、二水合柠檬酸三钠溶于去离子水中，得到粉色透明溶液B；

(3)将溶液A与溶液B混合，静置，离心、洗涤，干燥后得到紫色固体粉末，即笼状钴铁普鲁士蓝；

(4)将步骤(3)所得笼状钴铁普鲁士蓝和高分子聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝前驱体溶液；

(5)将纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，得到紫色薄膜α；

(6)将紫色薄膜α在空气中预氧化后，在惰性气氛保护下热解得到黑色薄膜β；

(7)将黑色薄膜β与硫源或硒源在惰性气氛保护下热处理，得到笼状钴铁硫属化物碳纳米纤维复合材料，即笼状二硫化钴/二硫化铁碳纳米纤维复合材料或笼状二硒化钴/二硒化铁碳纳米纤维复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(1)～(2)中，所述铁氰化钾、钴盐和二水合柠檬酸三钠的摩尔比为(0.5～4)：(1～6)：(1～10)；

所述钴盐为四水合乙酸钴、六水合氯化钴或六水合硝酸钴其中任意一种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，静置的时间为20～72h，静置的温度为30～80℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，笼状钴铁普鲁士蓝与高分子聚合物的质量比为1：(0.5～5)；

高分子聚合物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1：(7～15)；

所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述静电纺丝的条件为：纺丝电压为10～20kV，接收距离为10～20cm，推料速度为0.4～1.2mL h^-1。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所述预氧化温度为200～280℃，保温时间为1～3h；

所述热解温度为500～900℃，升温速率为2～5℃min^-1，保温时间为1～4h，惰性气氛为氮气或氩气。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(7)中，所述热处理温度为400～600℃，升温速率为2～5℃min^-1，保温时间为1～4h，惰性气氛为氮气或氩气；

所述硫源为硫粉、硫脲或硫代乙酰胺，硒源为硒粉；

黑色薄膜β与硫源或硒源的质量比为1：(2～6)。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法所得的笼状钴铁硫属化物碳纳米纤维复合材料。

9.权利要求8所述的笼状钴铁硫属化物碳纳米纤维复合材料，其特征在于，笼状二硫化钴/二硫化铁或二硒化钴/二硒化铁被封装进碳纳米纤维内部，纤维交织成网络结构，表面粗糙。

10.权利要求8所述的笼状钴铁硫属化物碳纳米纤维复合材料作为钠离子电池负极材料的应用。