[发明专利]三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法及应用

权利要求书

1.一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

ZIF-8的制备：取一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶解于100ml甲醇，得到溶液A；取一定量的复合配体溶解于100ml甲醇，得到溶液B；取一定量的聚N-异丙基丙烯酰胺溶解于100 ml甲醇，得到溶液C；其中，Zn(NO₃)₂·6H₂O、复合配体、聚N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比为1:4:1，将所述溶液A、溶液B、所述溶液C搅拌混合，在32-35℃下超声分散20-40 min，保温静置12-20 h，再用甲醇清洗，离心3次，冷冻干燥，并在4℃下冷藏24 h，得到聚N-异丙基丙烯酰胺微粒溶胀填充的ZIF-8；所述复合配体是由刚性配体和柔性配体按照摩尔比为1:1组成；所述刚性配体为2,2-联吡啶、4,4-联吡啶、1,10-邻啡罗琳中任意一种；所述柔性配体为1,2-二吡啶基乙烷、N-咪唑乙酸、1,2-四唑乙烷中任意一种；

静电纺丝的制备：将步骤（1）得到的ZIF-8与N,N-二甲基甲酰胺混合成浓度为0.15-0.2g/mL的分散液，再加入一定量聚合物混合成静电纺丝溶液，设置静电纺丝的正电压为15-20kV，负电压为1-2 kV，将所述静电纺丝溶液进行静电纺丝；将所述静电纺丝利用去离子水反复蒸煮漂洗3-5次，去除聚N-异丙基丙烯酰胺，70℃下干燥24小时，得到多孔ZIF-8-聚合物纺丝；

退火碳化：将所述多孔ZIF-8-聚合物纺丝先在空气中以220 ℃条件煅烧1 h，然后在惰性气氛中进行不同温度的退火碳化，即得三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料。

2.如权利要求1所述的一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的温度为20-25 ℃，湿度为50-55 % RH。

3.如权利要求1所述的一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述退火条件为：温度为900-1400℃，升温速度为5℃/min，烧结时间为300 min。

4.如权利要求1所述的一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料应用于锂离子电池和钠离子电池。

6.如权利要求1所述的一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，所述ZIF-8 占聚合物和ZIF-8总体的比例为0-60%。