[发明专利]一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料的制备方法及应用

权利要求书

1.一种基于硅/碳微纳米球不同维度无粘结剂的硅基复合材料的制备方法，其特征在于是按以下步骤完成的：

一、制备硅/碳纳米球：

将以二氧化硅为核，二氧化硅掺杂碳为壳的核壳结构纳米球和镁粉研磨均匀，再转移到管式炉中，再在氩气保护气氛下以5℃/min的升温速率升温至580℃，再在氩气气氛和温度为580℃的条件下保温6h，冷却至室温，得到反应产物；对反应产物进行清洗，再在70℃下干燥12h下干燥，硅纳米点均匀分布在空心碳球内部和骨架上，得到硅/碳纳米球；

步骤一中所述的清洗是首先使用质量分数为20％的HCl清洗4次，再使用质量分数为5％的HF清洗4次；

步骤一中所述的核壳结构纳米球和镁粉的质量比为1:0.8；

步骤一中所述的以二氧化硅为核，二氧化硅掺杂碳为壳的核壳结构纳米球的制备方法如下：

(1)、将4mL正硅酸乙酯、0.3g间苯二酚和0.5mL甲醛水溶液溶解于混合溶剂中，再在室温下搅拌18h，再离心，依次使用去离子水和无水乙醇对离心产物清洗4次，得到固体反应产物；

步骤(1)中所述的混合溶剂由80mL无水乙醇、15mL去离子水和2.5mL氨水混合而成；所述的氨水的质量分数为28％；

步骤(1)中所述的甲醛水溶液的质量分数为40％；

(2)、将固体反应产物均匀的铺平到石英舟中，再将石英舟转移到管式炉中，向管式炉中通入氩气，再在氩气的保护下将管式炉以2℃/min的升温速率升温至600℃，再在600℃下保温4h，最后冷却至室温，取出产物，得到以二氧化硅为核，二氧化硅掺杂碳为壳的核壳结构纳米球；

步骤(2)中管式炉中氩气的流速为90mL/min；

二、将高分子聚合物和硅/碳纳米球均匀分散到分散溶剂中，得到混合溶液；对混合溶液进行静电纺丝，得到前驱体膜；

步骤二中所述的高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮；

步骤二中所述的分散溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；

步骤二中所述的高分子聚合物与硅/碳纳米球的质量比为70:30；

步骤二中所述的高分子聚合物的质量与分散溶剂的体积比为0.88g:3mL；

步骤二中所述的静电纺丝的电压为15kV，流速为1.1mL/h，接收距离为15cm；

三、首先将前驱体膜放入管式炉中，在空气气氛下将管式炉升温至250℃，在空气气氛和温度为250℃的条件下保温1.5h，然后向管式炉中通入氩气，在氩气气氛保护下将管式炉升温至650℃，再在温度为650℃下保温3h，冷却至室温，得到基于硅/碳微纳米球不同维度无粘结剂的硅基复合材料；

步骤三中所述的升温速率为6℃/min。