[发明专利]基于三维碳球框架结构的SnO2、MnO或Mn3O4基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料，其特征在于所述复合材料直径100～800nm，是由SnO₂、MnO或Mn₃O₄金属氧化物被交叉分布的晶化碳和无定形碳包裹而形成的微球，其中：所述金属氧化物颗粒直径为2～50nm。

2.基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备胶体碳球：配制浓度为0.5～1.8mol/L的单糖或二聚糖的水溶液，将水溶液置于水热反应釜中，在130～180℃水热反应5～12h，生成物洗涤离心处理得到胶体碳球；

(2)制备活化胶体碳球：将步骤(1)所得胶体碳球浸泡于0.1～4mol/L的水溶性酸或碱的水溶液中，常压下于50～120℃的温度下活化2～24h，将所得产物洗涤干燥处理即得到活化胶体碳球；

(3)制备基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料：将步骤(2)所得活化胶体碳球加入到Sn或Mn离子浓度为0.05～5mol/L的水和乙醇的混合溶液中混合均匀后于20～90℃水浴反应3～24h，再将洗涤离心处理得到的产物于氮气或氩气气氛下，于400～800℃温度条件下高温处理2～10h；随后在空气中于150～300℃温度条件下稳化处理0.5～3h，即得到锡或锰的氧化物与碳的复合材料。

3.根据权利要求2所述的基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述单糖或二聚糖为葡萄糖、果糖、蔗糖中一种或几种按任意比例混合的混合物。

4.根据权利要求2所述的基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)所述水溶性酸或碱为盐酸、硝酸、磷酸、醋酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。

5.根据权利要求2所述的基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述配置Sn或Mn离子溶液所需的锡盐为SnCl₄、Sn(NO₃)₄、SnCl₂、Sn(NO₃)₂、SnC₂O₄中的一种或几种按任意比例混合的混合物；锰盐为MnCl₂、Mn(NO₃)₂、MnSO₄中的一种或几种按任意比例混合的混合物。

6.根据权利要求2或5所述的基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述水和乙醇的体积比为1：1～1：10。

7.根据权利要求2所述的基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中活化胶体碳球的质量与Sn或Mn离子浓度为0.05～5mol/L的水和乙醇的混合溶液的体积的比为0.05～10g/100mL。

8.根据权利要求2-7所述的方法制备的基于三维碳球框架结构的SnO₂、MnO或Mn₃O₄基复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。