[发明专利]一种活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将2,3-吡啶二羧酸、CoCl₂·6H₂O、尿素、钼酸和功能化处理后的活性炭混合均匀，制得混合物；

2)将混合物先由室温升温至100～200℃下，保温处理10～60min，然后再升温至200～300℃下，保温处理1～3h，冷却至室温；

3)将步骤2)处理后的产物在氩气气氛下，先由室温升温至500～700℃，保温处理10～60min，然后再升温至700～1000℃，保温1～4h，冷却至室温；

4)将步骤3)处理后的产物清洗、干燥，制得活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料。

2.根据权利要求1所述的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，2,3-吡啶二羧酸、CoCl₂·6H₂O、尿素、钼酸和功能化处理后的活性炭的质量比为(1～2)：(0.75～1.5)：(1.5～3)：(0.1～0.25)：(0.5～1)。

3.根据权利要求1或2所述的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，功能化处理后的活性炭是将活性炭置于浓度为2～8mol/L的HNO₃溶液中，于40～80℃水浴加热10～40h后制得。

4.根据权利要求1所述的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)是在马弗炉中进行，混合物自室温起以5～15℃/min的升温速度升温至100～200℃下，保温处理10～60min后，以5～15℃/min的升温速度，加热升温至200～300℃。

5.根据权利要求1所述的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)是在管式炉中进行，步骤2)处理后的产物自室温起，以5～15℃/min的升温速度，升温至500～700℃，保温10-60分钟；然后以5～15℃/min的升温速度，加热至700～1000℃。

6.采用权利要求1～5中任意一项所述的制备方法制备得到的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料。

7.权利要求6所述的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料在制备钾离子电池负极材料中的应用。

8.一种钾离子电池负极材料，其特征在于，该钾离子电池负极材料由权利要求6所述的活性炭负载钼和氮双掺杂碳纳米片阵列复合材料制得，且该钾离子电池负极材料在50mA/g电流密度下的循环性能为：首圈达到457.5mAh/g，循环100圈后稳定在383.1mAh/g；在5A/g的大电流密度下，高容量为144.4mAh/g，每一个循环容量损失率为0.49‰。