[发明专利]一种锗/氮掺杂碳复合负极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锗/氮掺杂碳复合负极材料，其特征在于，所述锗/氮掺杂碳复合负极材料由多巴胺和二氧化锗在高温条件下发生还原反应后，锗颗粒以50-600纳米的纳米粒子形态存在，且被均匀分散于氮掺杂的碳基体中，获得锗/氮掺杂碳复合负极材料。

2.基于权利1所述的一种锗/氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）环氧丙烷与环氧乙烷的聚合物分散二氧化锗

将环氧丙烷与环氧乙烷的聚合物F127溶解于混合溶剂中，得到浓度为0.5~4 wt%的F127溶液，向F127溶液中加入二氧化锗，常温下搅拌1~2 h，其中，二氧化锗与F127的质量比为1:1~2，得到GeO₂/F127分散液；

（2）多巴胺复合二氧化锗多晶颗粒的制备

向GeO₂/F127分散液中加入多巴胺，其中，二氧化锗与多巴胺的质量比为1: 0. 5~2，多巴胺作为氮掺杂的碳源和还原剂常温下连续搅拌3~5 h直至多巴胺溶解；再加入1,3,5-三甲基苯作为环氧乙烷的聚合物F127与多巴胺的界面介导剂，400~600转速下连续搅拌1~2h，得到GeO₂/F127 /TMB/DA复合材料，所添加的1,3,5-三甲基苯与GeO₂/F127分散液的体积比为1:40~50；最后加入氨水，氨水与GeO₂/F127分散液的体积比为1：20~30，常温下搅拌10 ~12 h，在氨水作用下多巴胺齐聚物发生聚合反应，得到的灰色混合溶液，-60 ~-80 ℃下，冷冻干燥10~15 h，得灰色前驱体；

（3）锗/氮掺杂碳复合材料的制备

将灰色前驱体在惰性气氛中，煅烧至700~900 ℃，保温3~5 h，待温度自然冷却到室温，获得形貌均匀的锗/氮掺杂碳复合负极材料，记为Ge/N-C。

3.根据权利要求2所述的锗/氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述混合溶剂由水和乙醇等体积混合。

4.根据权利要求2所述的锗/氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述煅烧的升温速率为2~5 ℃/min。

5.根据权利要求2所述的锗/氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）惰性气氛为氢氩混合气氛、氮气或氩气。

6.基于权利要求1所述锗/氮掺杂碳复合负极材料或权利要求2所述制备方法制备所得的锗/氮掺杂碳复合负极材料作为锂离子电池的负极材料上的应用。