[发明专利]一种制备中空多孔的复合硅碳材料的方法

摘要

本发明公开了一种制备中空多孔的复合硅碳材料的方法，以氧化亚铜作为牺牲模板，在氧化亚铜包覆的纳米硅颗粒表面生长三维类沸石咪唑框架，同步刻蚀掉氧化亚硅后即得到中空多孔、蛋黄-外壳三维结构的硅碳复合材料。本发明制备的中空多孔的硅碳材料在热解碳外壳的内部预留出了给纳米硅颗粒膨胀收缩的空间，既保证了纳米颗粒不会团聚，也使得SEI大部分形成于碳壳之外，较为稳定，并且ZiF-8热解形成碳壳具有大量空洞，有利于材料的倍率性能。对比已报道的合成硅碳复合材料的方法，本方法的优势在于合成方法简单，原料廉价易得，制备的中空多孔的硅碳材料拥有较好的循环性能与比容量。

主权项

一种制备中空多孔的复合硅碳材料的方法，其特征在于所述方法步骤如下：1）将50‑120mg的表面活性剂溶解于2‑10ml的去离子水中，再加入5‑50mg的商业纳米硅颗粒，超声混合5‑15min，离心；2）在0.1‑0.5M的CuCl₂去离子水溶液中加入0.1‑1.0mg上述制得的纳米硅颗粒，再按顺序加入2.5ml、0.5‑2M的NaOH水溶液与2ml、0.1‑2M的NH₂OH‧HCl水溶液，震荡溶液使溶液混合均匀；然后在室温下静置2‑6h，至溶液从黄褐色变为棕绿色；离心，甲醇洗2‑4次；3）用2ml甲醇溶解10‑50mg 的Zn(NO₃)₂并在冰浴下快速搅拌，再向2ml、0.1‑3M的Pd‑Cu₂O颗粒的有机溶剂悬浮液中加入30‑150mg的2‑甲基咪唑，将两种溶液快速混合，冰浴下搅拌2‑4小时，然后室温下搅拌1‑2小时，用3%的氢氧化铵的甲醇溶液洗涤，以除掉残余的氧化亚铜，离心；4）将上述材料置于气氛炉中，于500‑1000℃惰性气氛保护下烧结，保持0.5‑3h，即得到中空多孔、蛋黄‑外壳三维结构的硅碳复合材料。