[发明专利]CoP中空管状纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种CoP中空管状纳米材料及其制备方法和应用，该CoP纳米材料为三维中空管状结构，长度为1‑5um，直径为80‑250nm。该制备方法包括：1)将钴源与配体于水中进行配位反应，接着将反应产物烘干以制得粉紫色前驱体；2)将三(羟甲基)氨基甲烷溶解于粉紫色前驱体水溶液中，接着加入盐酸，然后加入多巴胺进行接触反应以制得灰色产物；3)在保护气的存在下，将灰色产物进行热处理以制得黑色产物；4)在保护气的存在下，将磷源与黑色产物进行煅烧以制得CoP中空管状纳米材料。该CoP中空管状纳米材料具有优异的电化学性能使其能够作为锂离子电池电极材料，并且该制备方法工序简单且原料易得。

技术领域

本发明涉及CoP纳米材料，具体地，涉及CoP中空管状纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会能源短缺及人类对能源需求的日益增加，传统能源在储量、能源效率、环境污染及成本等方面的约束日益凸显，因此迫切需求一些高能量，高功率密度的储能材料来解决能源危机，锂离子电池作为储能器件应运而生。锂离子电池具有电压高，体积小，电容量大和无污染等优点。在锂离子电池中，商业化石墨类负极材料达到372mAh/g的理论容量极限值，严重制约了动力电池的发展。所以寻找更高容量，经济安全的负极材料替代石墨材料已成为当前研究亟待解决的课题。CoP材料具有较高的理论容量(894mAh/g)、低成本、优越的安全性能、易于制得等优点；在负极材料中作为高容量高倍率性能材料有很好的应用前景。

随着近来纳米技术的进步，已经有各种合成方法用于合成Co₂P和CoP纳米材料。然而，已经报道的CoP阳极还没有实现很好的锂存储性质(例如稳定的循环性能和优异倍率性能)。因此，对CoP材料进行结构和成分的调控，获得具有更优异性能的CoP材料是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种CoP中空管状纳米材料及其制备方法和应用，该CoP中空管状纳米材料具有优异的电化学性能使其能够作为锂离子电池电极材料，并且该制备方法工序简单且原料易得。

为了实现上述目的，本发明提供了一种CoP中空管状纳米材料，该CoP纳米材料为三维中空管状结构，长度为1-5um，直径为80-250nm。

本发明还提供了一种上述的CoP中空管状纳米材料的制备方法，该制备方法包括：

1)将钴源与配体于水中进行配位反应，接着将反应产物烘干以制得粉紫色前驱体；

2)将三(羟甲基)氨基甲烷溶解于粉紫色前驱体水溶液中，接着加入盐酸，然后加入多巴胺进行接触反应以制得灰色产物；

3)在保护气的存在下，将灰色产物进行热处理以制得黑色产物；

4)在保护气的存在下，将磷源与黑色产物进行煅烧以制得CoP中空管状纳米材料。

本发明进一步提供了一种上述的CoP中空管状纳米材料在锂离子电池中的应用。

通过上述技术方案，本发明：首先通过溶剂热法制备粉紫色的前驱体粉末；接着将粉紫色前驱体粉末进行多巴胺包覆；将多巴胺包覆之后的灰色产物在进行炭化得到灰色粉末；最后将炭化之后的黑色产物进行磷化得到中空管状结构的磷化钴。经过电化学测试得知该纳米材料具有优秀的电化学性能，能够作为锂离子电池的电极材料使用。同时，该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是检测例1中实施例1中的粉紫色前驱体的扫描电镜图；