[发明专利]一种碳硅核壳材料

权利要求书

1.一种硅碳核壳材料，其特征在于：包括核结构和壳结构，所述核结构与所述核结构之间形成有空隙层，所述核结构为硅颗粒，所述壳结构为碳层，并且所述壳结构为多孔结构；其制备方法至少包括如下步骤：

第一步，制备Fe(OH)₃/Si复合材料：将铁盐溶于水，然后加入Si粉，搅拌形成悬浮液，然后加入过量的氨水溶液，形成Fe(OH)₃包覆Si颗粒的溶液；将该溶液离心洗涤，得到Fe(OH)₃/Si复合材料；

第二步，制备Fe₂O₃-C/Fe₂O₃/Si复合材料：将预处理后的木棉花粉加入水中，然后加入铁盐，搅拌均匀，得到预混液，再将第一步所得的Fe(OH)₃/Si复合材料加入预混液中，边搅拌边加入过量的氨水溶液，得到Fe(OH)₃-木棉花/Fe(OH)₃/Si复合材料前驱体，洗涤，干燥；将所述Fe(OH)₃-木棉花/Fe(OH)₃/Si复合材料前驱体在保护性气体保护下高温烧结，使前驱体发生碳化，即得Fe₂O₃-C/Fe₂O₃/Si复合材料；

第三步，制备C/Si复合材料：将第二步所得Fe₂O₃-C/Fe₂O₃/Si复合材料加入浓度为0.1M-1M的盐酸溶液中搅拌、超声离心，去除Fe₂O₃模板，即得所述碳硅核壳材料。

2.根据权利要求1所述的硅碳核壳材料，其特征在于：所述硅颗粒的粒径为80-300nm，所述碳层的厚度为5-100nm，空隙层的厚度为10-200nm。

3.根据权利要求1所述的硅碳核壳材料，其特征在于，第一步中，按质量百分比计，所述硅与铁盐的质量比为1：(0.1-10)。

4.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，第一步中，所述氨水的质量浓度为20％-28％。

5.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，第一步和第二步所述铁盐为硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，第二步中，木棉花粉在加入水中之前还经过如下预处理：

步骤一，将木棉花粉浸于无水乙醇中，超声分散0.5h-2h；

步骤二，将超声分散之后的木棉花粉加入到体积比为1：(0.2-2)的乙醇-甲醛混合溶液中，浸泡5min-20min，然后用水洗净；

步骤三，将步骤二得到的木棉花粉加入浓硫酸中，在70℃-85℃下水浴条件下搅拌3h-8h，完成对木棉花粉的预碳化，洗涤，烘干。

7.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，第二步中，预处理后的木棉花粉、铁盐、Fe(OH)₃/Si复合材料的质量比为1：(0.01-0.2)：(0.5-10)，预处理后的木棉花粉的粒径为1μm-50μm。

8.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，高温烧结的温度为600℃～850℃，升温速率为1-5℃/min，保温时间为1-10h。

9.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，第二步中，所述保护性气体为氩气或氮气。

10.根据权利要求1所述的碳硅核壳材料，其特征在于，第三步中，所述稀盐酸溶液的浓度为0.1-1.5mol/L，浸泡时间为3-30min，搅拌时间为3-60min，超声时间为3-60min，离心速率为2000-6000r/min，离心时间为1-5min。