[发明专利]蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.蛋壳-蛋黄结构的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1）制备碳纳米笼；

2）将步骤1）制备的碳纳米笼中限域生长金属有机骨架ZIF-67晶体获得ZIF-67/碳纳米笼复合材料；

3）将制备所得的ZIF-67/碳纳米笼复合材料作为前驱体，高温煅烧，得到中间体粉末；

4）将制备所得的中间体粉末在马弗炉中煅烧氧化，制备得到四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料；

所述步骤1）的碳纳米笼的制备步骤为：在圆底烧瓶中分别加入无水乙醇，水和氨水，搅拌形成均匀的混合溶液后，将有机硅缓慢滴入混合溶液中，继续搅拌15-30min得到混合溶液，然后将间苯二酚和甲醛溶液加入上述混合溶液中，室温搅拌后，离心，洗涤，干燥，将所得的粉末置于管式炉中高温煅烧，最后刻蚀煅烧后的中间体，抽滤，洗涤，干燥即得；

所述步骤1）中的无水乙醇，水和氨水的体积比是（70-75）：（5-10）：（2-3）；

所述步骤1）中的有机硅是硅酸四乙酯或者正硅酸四丙酯；

所述步骤1）管式炉中高温煅烧温度是600~800℃，保温时间是2~5h，保护气体是惰性气体，所述步骤1）刻蚀条件为在60~80℃，浓度大于1mol/l的氢氧化钠溶液中，刻蚀时间1~4h或者在氢氟酸中刻蚀；

所述步骤2）ZIF-67/碳纳米笼复合材料的制备步骤为：将碳纳米笼和钴盐分散于甲醇溶剂中，超声，搅拌，使得碳纳米笼粉体和钴盐在溶液中均匀分散，将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢滴加到碳纳米笼和钴盐的混合溶液中，搅拌后，离心，洗涤，干燥；

所述步骤2）钴盐是硝酸钴，醋酸钴，硫酸钴，氯化钴中的一种，所述碳纳米笼与钴盐的质量比是1:（1~10），所述钴盐与2-甲基咪唑的摩尔比是1:（4~10）；

所述步骤3）中的高温煅烧是在管式炉中进行，在惰性气体保护下，升温速率是1-10℃/min，煅烧温度是500-900℃，保温时间是2-10h。

2.权利要求1所述的制备方法制备得到的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料。

3.一种化学电源，其特征在于，所述化学电源的负极材料为权利要求2所述的四氧化三钴-氮掺杂碳/碳纳米笼多孔纳米复合材料制成。