[发明专利]一种碳氮包覆的Fe0.4

说明书

本发明公开了一种碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子的制备方法及其应用。所述方法包括：A)按摩尔比称取柠檬酸三钠、氯化钴和铁氰化钠，搅拌使溶于去离子水中，避光静置，得到钴基普鲁士蓝前驱体；B)通过搅拌的方法将前驱体表面均匀包覆多巴胺；C)将包覆后的普鲁士蓝与硫粉混合，通过高温煅烧得到碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子。所述前驱体和多巴胺的质量比为1:(0.25～2)；所述退火的温度为400～600℃。本发明提供的制备方法简单可行，过程可控，可批量制备，得到的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子在可充电电池、电容器和电化学催化等领域具有巨大的应用前景，尤其具有优异的电化学性能。所述的方法制备得到碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子活性材料，然后再将所述材料制成电池负极。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子材料的制备方法及其应用。

背景技术

普鲁士蓝(PB)及其类似物(PBA)因其本身的开放框架结构、理论比容量高、安全性且易于合成而成为有前途的钠存储材料。PB/PBA的一般通式为A_xM_A[M_B(CN)₆]y·zH₂O，其中A是嵌入在骨架间隙位置的碱金属阳离子；M_A和M_B表示通过氰基配体连接的过渡金属，分别与氰基基团中的氮和碳八面体配位，M_A和M_B可以是相同或不同的元素。然而，PB/PBA经常面临导电性差、结构不稳定性等困扰。为解决这些问题，人们已投入大量精力来优化PB/PBA的晶体结构和导电性，例如将其与高导电性碳材料复合、合成空心结构等。普鲁士蓝衍生出的各种金属纳米结构，如金属硫化物、金属硼化物和碳包覆的金属/金属合金等，可以提供高表面积，更高效地应用于电化学领域。

发明内容

本发明的目的是基于以现有手段合成的PB/PBA比表面积低、导电性差等问题，提出了一种以普鲁士蓝为牺牲模板、过程简单可控的碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子的制备方法。

本发明提供一种碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子材料的制备方法，包括以下步骤：

a.将氯化钴和柠檬酸三钠在去离子水中通过搅拌得到清澈均一的溶液A，将铁氰化钠超声溶于去离子水中得到均一溶液B，B加入A中，搅拌后静置得到前驱体钴基普鲁士蓝材料；

b.将步骤a中得到的前驱体溶解于去离子水，加入多巴胺水溶液，并加入氨基丁三醇调节ph，搅拌使前驱体表面包覆多巴胺，冷干得到粉末样品；

c.将步骤b所得包覆多巴胺后的普鲁士蓝前驱体与过量硫粉混合，在惰性气体保护下退火，即可获得碳氮包覆的Fe_0.4Co_0.6S₂@NC中空纳米盒子。

所述步骤a中使用的柠檬酸三钠、氯化钴和铁氰化钠均为化学纯度。

在一个优选的实验方案中，步骤a中所用柠檬酸三钠、氯化钴和铁氰化钠的摩尔比为10：(1～2)：1，优选为10:2:1。

优选的，步骤a中A和B溶液去离子水的体积均为200～300ml，优选为250ml，搅拌转速均为400～500rpm,转速过大，容易导致溶液溅出。

优选的，步骤a中静置时间为24～48h。

所述步骤b中使用的多巴胺和氨基丁三醇均为化学纯度；