[发明专利]一种金属氮化物负载氮掺杂碳网络结构的复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属氮化物负载氮掺杂碳网络结构的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括金属氮化物和氮掺杂碳网络结构；

按照质量分数计，所述金属氮化物的含量为1～50％；

所述氮掺杂碳网络结构包含碳元素和氮元素，由一维或二维结构单元交叉组合排列得到的、具有孔道结构的材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述氮掺杂碳网络结构中氮元素的含量为1～50％；

所述氮掺杂碳网络结构中还含有氧、磷、氟、硼、羟基或羧基中的任意一种或几种。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述金属氮化物包括锂、钠、钾、镁、铝、钛、钽、钒、锰、铁、钴、镍、铜或锌元素中的任意一种或几种与氮原子形成的化合物。

4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述金属氮化物包括氮化锂、氮化钠、氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化钒、氮化锰、氮化铁、氮化钴、氮化镍、氮化铜或氮化锌中的任意一种或几种。

5.权利要求1～4任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

按照1:10～10:1的摩尔比将生物质材料与前驱体化合物混合，依次通过浸渍、抽滤、在80～200℃下水热反应以及在-196℃以下的液氮中进行冷冻干燥12～24h的方式进行复合，然后在空气、O₂、N₂、Ar、H₂或NH₃中的任意一种或几种形成的气氛下经过高温热处理即可；

所述生物质材料为香蕉皮、柚子皮、细菌纤维素、玉米秸秆、椰子壳、木头或竹炭中的任意一种或几种；

所述前驱体化合物为金属氧化物、金属氢氧化物、层状金属双氢氧化物、金属氯化物、金属硝酸盐或金属硫酸盐中的任意一种；

所述前驱体化合物中金属为锂、钠、钾、镁、铝、钛、钽、钒、锰、铁、钴、镍、铜或锌中的任意一种或几种；

所述层状金属双氢氧化物中含有两种或两种以上的不同金属元素，由主层和层间的阴离子及水分子相互交叠构成。

6.权利要求1～4任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

按照1:10～10:1的摩尔比将生物质材料与前驱体化合物混合，依次通过浸渍、抽滤、在80～200℃下水热反应以及在-196℃以下的液氮中进行冷冻干燥12～24h的方式进行复合，然后在含氮物质形成的气氛中经过高温热处理得到；

所述生物质材料为香蕉皮、柚子皮、细菌纤维素、玉米秸秆、椰子壳、木头或竹炭中的任意一种或几种；

所述前驱体化合物为氧化物、氢氧化物、双氢氧化物、氯化物、硝酸盐或硫酸盐中的任意一种。

7.根据权利要求5或6所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温热处理为在200～1600℃下处理0.5～12h。

8.根据权利要求6所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述含氮物质包括氨气、尿素、硫脲、三聚氰胺、三聚氰酸、偶氮二异丁腈、吡啶、三乙胺、硝酸铁或硝酸镁中的任意一种或几种。

9.权利要求1～4任一项所述的复合材料在电化学储能器件中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述电化学储能器件中包含以权利要求1～4任一项所述的复合材料为原材料制备的电极；

所述电化学储能器件为锂-硫二次电池、锂-硒二次电池、锂-碲二次电池、钠-硫二次电池、钠-硒二次电池、钠-碲二次电池、钾-硫二次电池、钾-硒二次电池或钾-碲二次电池。