[发明专利]钠离子电池用四氧化三钴碳纳米纤维的电纺丝制备方法

权利要求书

1.钠离子电池用Co₃O₄碳纳米纤维的电纺丝制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)电纺丝前驱体液的配置：将Co²⁺盐溶于去离子水和有机溶剂按照体积比1:1的混合溶液中，Co²⁺盐的质量与去离子水和有机溶剂混合溶液的质量体积比为0.14～0.29g/mL；然后再给混合溶液加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉体，搅拌得到均匀的电纺丝前驱体液，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与去离子水和有机溶剂混合溶液的质量体积比为0.08～0.15g/mL；

所述的Co²⁺盐选自氯化钴、硝酸钴或硫酸钴中的任意一种；

所述的有机溶剂选自乙醇、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的任意一种；

所述的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量为130万；

2)电纺丝法制备Co²⁺盐/PVP复合纤维膜：以步骤1)得到的电纺丝前驱体液进行静电纺丝，得到Co²⁺盐/PVP复合纤维膜，纺丝电压12～25kV；喷头到接收板的间距8～20cm；环境湿度30～60％；

3)Co₃O₄碳纳米纤维的制备：将步骤2)得到的Co²⁺盐/PVP复合纤维膜进行煅烧，使其预氧化和碳化，得到Co₃O₄碳纳米纤维，

预氧化的参数为：升温速率为0.5～6℃/min；煅烧温度为300～400℃；煅烧时间为2～5h；煅烧气氛为空气；

碳化的参数为：升温速率为3～8℃/min；煅烧温度为700～900℃；煅烧时间为2～5h；煅烧气氛为空气。

2.根据权利要求1所述的方法制备的Co₃O₄碳纳米纤维，其特征在于：其Co₃O₄纳米晶体的形貌为超薄六方纳米片状，粒径为5～20nm，均匀地嵌在直径约为150nm的碳纳米纤维中。

3.根据权利要求1所述的钠离子电池用Co₃O₄碳纳米纤维的电纺丝制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)电纺丝前驱体液的配置：将Co²⁺盐溶于去离子水和有机溶剂按照体积比1:1的混合溶液中，Co²⁺盐的质量与去离子水和有机溶剂混合溶液的质量体积比为0.14g/mL；然后再给混合溶液加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉体，搅拌得到均匀的电纺丝前驱体液，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与去离子水和有机溶剂混合溶液的质量体积比为0.08g/mL；

所述的Co²⁺盐为硝酸钴；

所述的有机溶剂为乙醇；

所述的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量为130万；

2)电纺丝法制备Co²⁺盐/PVP复合纤维膜：以步骤1)得到的电纺丝前驱体液进行静电纺丝，得到Co²⁺盐/PVP复合纤维膜，纺丝电压15kV；喷头到接收板的间距12cm；环境湿度50％；

3)Co₃O₄碳纳米纤维的制备：将步骤2)得到的Co²⁺盐/PVP复合纤维膜进行煅烧，使其预氧化和碳化，得到Co₃O₄碳纳米纤维，

预氧化的参数为：升温速率为2℃/min；煅烧温度为350℃；煅烧时间为2h；煅烧气氛为空气；

碳化的参数为：升温速率为4℃/min；煅烧温度为800℃；煅烧时间为2h；煅烧气氛为空气。