CN115986090A - 一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开提供一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法和应用，包括：微米碳球基质材料，所述微米碳球内部均匀镶嵌有多个纳米铋颗粒，各个纳米铋颗粒被碳基质紧密包裹以形成致密的铋/碳复合球，以及氮掺杂结构；由于氮掺杂的铋/碳复合微球材料致密的球状结构、铋碳紧密的结合方式以及氮元素的掺杂，应用于钠离子电池时，能够有效缓解材料体积膨胀、加快载流子传输速率缩短充放电时间。本发明提供一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料制备方法，包括步骤：S10：制备铋/有机物微米球；S20：S10中铋/有机物微米球通过烧结碳化得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
Description
技术领域
本发明属于电池电极材料技术领域，尤其涉及一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法和应用
背景技术
锂离子电池因能量密度高的优点在便携式电子产品、电动交通工具、大规模储能等领域应用广泛，但地壳中的锂资源有限且含量较少导致锂离子电池生产成本高且难以持续发展。因此，开发新型储能技术就显得尤为重要。
钠离子电池因钠资源丰富(钠/锂储量比：>>1000)、成本低廉、性价比高等优势在中低速电动车和户用侧、大规模储能等领域展现出广阔的应用前景。但由于钠较大的离子半径，传统的商业化石墨和硅碳负极无法稳定嵌钠。基于此，开发出合适的钠离子电池电极材料是发展钠离子电池技术的关键所在。
金属铋是一种物理化学性质稳定的金属材料，储量大、价格低且对环境友好，被用作钠离子电池负极材料时具有较高的理论质量容量(385mAh/g)和理论体积容量(3773mAh/cm3)，是目前钠离子电池体系所研究的热点材料之一。但是金属铋用作钠离子电池负极材料时在脱嵌钠的过程中存在巨大的体积膨胀(～352％)，巨大的体积膨胀导致材料结构破损、材料相互之间失去连接以致界面阻抗增大和材料脱离集流体等，使得电池性能下降甚至失效。现有的解决方法大多是将铋进行简单的表面包覆或与碳材料混合形成复合物，这些方法在一定程度上缓解了铋的体积膨胀、提高了循环稳定性，但仍无法解决铋在长期循环过程中的容量衰减问题，尤其是在较高电流密度下容量衰减过快的难题，限制了其商业化应用。
专利CN 113130873A公开了一种用碳酸氧铋，直接镁热合成多孔铋-碳复合材料复合微球材料，该方法包括以下步骤：将碳酸氧铋和镁粉直接混合均匀，放置在不锈钢反应釜中，在惰性气氛下500℃反应得到前驱体，随后在酒石酸溶液中搅拌酸洗至无明显气泡产生，得到最终多孔铋-碳产物。该发明材料来源广泛，方法简单，绿色无污染，为大规模生产提供了可能；用该方法制备的铋-碳复合材料复合微球材料，具有多孔骨架结构，可以在钠离子电池充放电的过程中缓解其体积膨胀，而且在制备的过程中由于碳元素的加入，极大的提高了材料的导电性；在之后的钠离子电池的测试中显示出了较高的容量和优异的倍率性能以及超长的循环稳定性。专利CN 114122407A一种双碳层保护铋纳米颗粒复合物材料的制备方法和应用，该制备方法包括：S1、将铋源和有机配体分散在有机溶剂中，得到均匀溶液；S2、取均匀溶液进行水热反应，生成Bi MOF前驱体；S3、将步骤S3得到的Bi MOF前驱体分散于Tris缓冲溶液中，剧烈搅拌下加入盐酸多巴胺，继续搅拌，得到Bi MOF@PDA；S4、将步骤S4得到的Bi MOF@PDA与含氮造孔剂分别放在两个石英舟内进行碳热还原处理，得到双碳层保护铋纳米颗粒复合物材料。本发明整体合成方法简单、活性物质利用率高、电极材料结构稳定、活性位点多，更好地提高了钠离子电池的倍率和循环稳定性。以上现有技术是通过设计多孔骨架结构或是采用双层碳包裹铋颗粒，虽然一定程度上可以提升容量和倍率性能以及循环稳定性，仍无法满足现在高储存要求，高电位循环稳定的要求，且生产成本高，制备流程较为复杂、周期长、产量较低以及会产生其他副产物等问题。
因此需要通过合理的结构设计来缓解铋在钠脱嵌钠过程中的体积膨胀、稳定电极结构、充分利金属铋较高的理论容量，以获得具有高比容量、长循环稳定性和优异倍率性能的金属铋负极材料，从而推进其商业化应用。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提出一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法和应用，能够有效缓解铋的体积膨胀和充分利用其高的理论容量。
本发明的第一方面，提供一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料，包括：
微米碳球基质材料，所述的微米碳球内部均匀镶嵌有多个纳米铋颗粒，各个纳米铋颗粒被碳基质紧密包裹以形成致密的铋/碳复合球，以及氮掺杂结构。氮元素掺杂可提供更多的活性位点提供更高的容量，同时可有效提高碳材料基体的导电性从而使载流子传输更加快速。碳基质包裹的铋颗粒具有更高的稳定性，碳层的存在能在一定程度上抑制铋颗粒在充放电过程中的体积膨胀。致密的结构充分利用了铋高理论体积容量的优势，在电池体系有限空间内可提供更高的储钠容量，具有非常广阔的应用前景。
优选的，所述的微米碳球中的碳为无定型碳。
优选的，所述的微米碳球其平均直径为3μm～9μm。
优选的，所述的铋纳米颗粒其平均直径为5nm～13nm，均匀地镶嵌于所述微米碳球内部，铋的质量分数为76％～90％。
由于铋在用作钠离子电池负极材料时在循环过程中存在较大的体积膨胀(约352％)，纳米铋的颗粒尺寸直接影响材料与碳复合后的铋质量分数。铋碳复合微球材料用作钠离子电池时主要由铋提供储钠容量，铋的质量分数下降会导致电池容量降低，铋的含量过高又会导致材料整体膨胀率变大从而使材料在循环中破碎，使得电池失效，因此76％-90％是比较合理的铋含量范围。碳球的直径范围受铋颗粒和铋含量影响，当铋颗粒和含量被限定后与碳复合，受碳密度限制其能形成的尺寸范围就是3μm-9μm，如果碳基体较小则铋含量上升，就出现了上述铋含量过高的不利影响，如果碳基质过大，则铋含量降低又出现上述铋含量较低的问题。
优选的，所述的氮掺杂结构中氮的类型为石墨氮(graphitic-N)、吡啶氮(pyridinic-N)、吡咯氮(pyrrolic-N)。
优选的，所述的氮掺杂的铋/碳复合微球材料其比表面积为70m2/g～90m2/g。
合理的微纳结构，提高了空间利用率。即纳米铋与碳复合形成致密的微米球，材料内部空间和外部空间都得到了很好的利用。
更加有效的铋碳复合方式。铋的纳米化可减小体积膨胀带来的不利影响，碳基质的存在进一步限制了体积膨胀，材料机械性能更好，材料在循环过程中结构更稳定。
适中的比表面积。减少电池循环过程中的副反应及电解液的损耗。在体积一定的情况下，如果结构松散比表面积就相对较大，但过大的比表面积在材料用做钠离子电池材料时会消耗更多的电解液、产生副反应，对电池性能产生不利影响。相反如果结构更致密，比表面积更小，则不利于电解液与材料接触和浸润，阻碍电化学反应的发生，也会对材料产生不利影响。
第二方面，提供氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法，包括如下步骤：
S10：制备铋/有机物微米球；
S20：S10中铋/有机物微米球通过烧结碳化得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
优选的，所述S10包括：
S11：将五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖溶于乙二醇和10％硝酸溶液中获得混合溶液；
S12：将上述混合溶液在室温下连续磁力搅拌；
S13：将搅拌后的混合溶液在密封的高压釜中进行水热反应；
S14：将S13获得的反应物用水和无水乙醇清洗，干燥后获得所述铋/有机物微米球。
优选的，所述五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为4～5：4：1～2：1～2；所述五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖及乙二醇和10％硝酸溶液六种混合物的磁力搅拌时间为10min；所述水热反应是在150℃～160℃下保温12h～13h，高压釜规格为100ml。
优选的，所述S20中烧结方式为：将S10获得的铋/有机物微米球置于管式炉中，在惰性气体保护下进行煅烧，得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
优选的，所述S20中煅烧方式为：以2℃/min～5℃/min的升温速度加热到400℃～450℃，保温时间为1h～2h；所述惰性气体为氮气或氩气中的一种或两种混合。
方法中使用铋盐为铋源、有机物为碳源和氮源，材料简单易得，成本低。并通过水热-碳化法制备目标产物，铋碳结构更加紧密、材料形貌更加均一，避免了传统碳包覆法中铋碳结合界面不稳定导致材料解构、均一性差等问题；水热-碳化法制得目标产物，方法简单、制备周期短、产量可观，具备大规模生产可能。
第三方面，提出一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池负极材料的用途。
采用上述技术方案和本发明方法制备而成的氮掺杂的铋/碳复合微球材料有益效果为：
(1)本发明提供的氮掺杂的铋/碳复合微球材料成本低廉，原材料都是常规材料，制备流程简单、周期短、产量可观且无副产物；
(2)本发明提供的氮掺杂的铋/碳复合微球材料具有良好的结晶性、稳定性以及更多的活性位点和适中的比表面积；
(3)本发明提供的氮掺杂的铋/碳复合微球材料其单个颗粒具有微米级大小，纳米铋颗粒均匀镶嵌在材料内部，提高了空间利用率，具有较高的体积比容量，用作钠离子电池负极材料时在电池体系有限的空间内可提供更高的储钠容量，具有非常广阔的商业化应用前景。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本发明实施例1中铋/有机物微米球的扫描电镜图(SEM)和透射电镜图(TEM)。
图2是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料的扫描电镜图(SEM)和透射电镜图(TEM)。
图3是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料的X射线衍射图(XRD)。
图4是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料的X射线能谱分析图(EDS)。其中，碳、氮、氧、铋的含量分别为14.32wt％、2.11wt％、3.45wt％、80.13wt％。
图5是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料的热重分析图(TGA)，其中，金属铋的含量为85wt％。
图6是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料的XPS全谱和XPS-C1s、XPS-N1s、XPS-O1s、XPS-Bi4f谱图。
图7是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时在5A/g电流密度下不同循环圈数的容量-电压曲线。
图8是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时在5A/g电流密度下的循环性能图。
图9是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时倍率性能图。
图10是本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时在20A/g大电流密度下的循环性能图。
具体实施方式
氮掺杂的铋/碳复合微球材料具有微米碳球基质材料和氮掺杂结构，所述的微米碳球内部均匀镶嵌有多个纳米铋颗粒，各个纳米铋颗粒被碳基质紧密包裹以形成致密的铋/碳复合球。氮掺杂结构可以提供更多的活性位点提供更高的容量，同时可有效提高碳材料基体的导电性从而使载流子传输更加快速。碳包裹的铋颗粒具有更高的稳定性，碳层的存在能在一定程度上抑制铋颗粒在充放电过程中的体积膨胀。致密的结构充分利用了铋高理论体积容量的优势，在电池体系有限的空间内可提供更高的储钠容量，具有非常广阔的商业化应用前景。下文结合图1至图10对本发明氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法进行详细说明。
本发明中实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法包括以下步骤：
S10：制备制备铋/有机物微米球；
S20：S10中铋/有机物微米球通过烧结碳化得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
在上述步骤中，所述S10包括：
S11：将五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖溶于乙二醇和10％硝酸溶液中获得混合溶液；
S12：将上述混合溶液在室温下连续磁力搅拌；
S13：将搅拌后的混合溶液在密封的高压釜中进行水热反应；
S14：将S13获得的反应物用水和无水乙醇清洗，干燥后获得所述铋/有机物微米球。
优选的，所述五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为4～5：4：1～2：1～2；所述五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖及乙二醇和10％硝酸溶液六种混合物的磁力搅拌时间为10min；所述水热反应是在150℃～160℃下保温12h～13h，高压釜规格为100ml。
图1是本发明中实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备步骤S10所制备的铋/有机物微米球，其平均粒径为4.9μm。
在上述步骤中，所述S20包括：
优选的，所述S20中烧结方式为：将S10获得的铋/有机物微米球置于管式炉中，在惰性气体保护下进行煅烧，得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
优选的，所述S20中煅烧方式为：以2℃/min～5℃/min的升温速度加热到400℃～450℃，保温时间为1h～2h；所述惰性气体为氮气或氩气中的一种或两种混合。
图2是本发明中实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料的扫描图(SEM)及透射图(TEM)，图2示出了氮掺杂的铋/碳复合微球材料的微米碳球基质材料，所述的微米碳球内部均匀镶嵌有多个纳米铋颗粒，纳米铋颗粒的平均直径为10nm，各个纳米铋颗粒被碳基质紧密包裹以形成致密的铋/碳复合球，其平均直径为6.5μm。
图3是本发明中实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料的X射线衍射图(XRD)，其中22.5°、27.2°、38.0°、39.6°、44.6°、46.0°、48.7°、56.0°、59.3、62.2°、64.5°、67.4°、70.8°分别对应金属铋的(003)、(012)、(104)、(110)、(015)、(113)、(202)、(024)、(107)、(116)、(122)、(018)、(214)晶面，显示了纳米铋颗粒良好的结晶性。
图4是本发明实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料的X射线能谱分析图(EDS)，图4示出了C、N、O、Bi四种元素均匀地分布于氮掺杂的铋/碳复合微球材料的内部，其中碳、氮、氧三种元素的含量分别为14.32wt％、2.11wt％、3.45wt％，铋元素的含量为80.13wt％，与图5热重分析图(TGA)所示的铋含量85wt％相接近，此外的15wt％也与碳、氮、氧三种元素的含量加和相接近。图4和图5用不同方法测得的元素含量，图4是使用透射电镜测得的数据，对样品测试面积小，对整体而言精度相对差一些，可以作为参考值。图5热重分析只能测得铋含量，较为准确，但无法测得其他元素含量。铋含量以图5测得数据为准，其他元素含量相对铋而言没有那么重要，以图4为参考值。
图6是本发明实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料的XPS全谱和XPS-C1s、XPS-N1s、XPS-O1s、XPS-Bi4f谱图，图6示出了氮掺杂的铋/碳复合微球材料的XPS全谱以及C、N、O、Bi四种元素精细谱图，精细谱图清晰地显示了各元素存在的键合方式以及氮掺杂结构中氮的类型，分别为石墨氮(graphitic-N)、吡啶氮(pyridinic-N)和吡咯氮(pyrrolic-N)。
图7是本发明实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时在5A/g电流密度下不同循环圈数的容量-电压曲线。其中前三圈为电池循环活化，其电流密度为0.1A/g，第一圈的放电及充电比容量为442/326mAh/g，对应的初始库仑效率(ICE)为74％，初始容量损失可归因于SEI层的形成以及碳基质与电解液之间的副反应，之后的4～4000圈电流密度均为5A/g，充放电曲线良好的重叠性体现出氮掺杂的铋/碳复合微球材料在嵌钠和脱钠的过程中具有优异的可逆性。
图8是本发明实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时在5A/g电流密度下的循环性能图。图中前三圈为0.1A/g小电流活化，从第四圈开始为5A/g电流密度，第四圈放电比容量为294mAh/g，在循环4000圈后容量几乎无衰减，展现出了其优异的循环稳定性。
图9是本发明实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时的倍率性能图，当电流密度从0.1A/g(此时放电比容量为339mAh/g)升至100A/g(此时放电比容量为261mAh/g)时其容量保持率为77％，即便在200A/g超高电流密度时其容量仍有154mAh/g，此时完成一个充放电过程仅需5.5秒，之后依旧能恢复到1A/g并稳定循环，该材料展现出了非常好的倍率性能，具有十分广阔的应用前景。
图10是本发明实施例1的氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池的负极材料时的循环性能图，在20A/g的大电流密度下循环2000圈后其容量依旧有303mAh/g，相对于初始循环第四圈时的容量326mAh/g，其保容量保持率为93％，循环稳定性极好。
以下，通过具体的实施数据对本发明中氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法进一步说明：
实施例1：
S10：在50ml乙二醇和10ml 10％硝酸混合溶液中依次加入0.485g的五水合硝酸铋、0.4g聚乙烯吡咯烷酮、0.1g溴化钠、0.1g葡萄糖，室温搅拌10min，之后将混合溶液转移至100ml密封的特氟龙内衬不锈钢高压釜中，在160℃下保持13h，自然冷却后用水和乙醇分别进行三次离心收集，收集后的样品在电热鼓风干燥箱中60℃过夜干燥，冷却后获得铋/有机物微米球。
S20：将铋/有机物微米球粉末样品置于管式炉中，在氮气(N2)保护下煅烧，煅烧方式为以2℃/min的升温速度升温至450℃，保温时间2h，冷却后获得氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
将制备所得到的氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池负极材料进行扣式电池组装和表征：分别在5A/g、20A/g电流密度下循环4000、2000次及在0.1A/g至200A/g不同的电流密度下进行倍率性能测试。
实施例2：与实施例1的区别在于，所述S10中五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为4：4：1：1，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为3μm，铋纳米颗粒其平均直径为5nm，铋的质量分数为76％，比表面积为90m2/g。
实施例3：与实施例1的区别在于，所述S10中五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为5：4：1：1，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为9μm，铋纳米颗粒其平均直径为13nm，铋的质量分数为90％，比表面积为70m2/g。
实施例4：与实施例1的区别在于，所述S10中五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为4：4：2：2，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为6μm，铋纳米颗粒其平均直径为8.6nm，铋的质量分数为87％，比表面积为74m2/g。
实施例5：与实施例1的区别在于，所述S10中五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为4：4：1：2其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为5.2μm，铋纳米颗粒其平均直径为7.8nm，铋的质量分数为79％，比表面积为85m2/g。
实施例6：与实施例1的区别在于，所述S10中的加热温度为在150℃，保持时间为12h其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为4μm，铋纳米颗粒其平均直径为6nm，铋的质量分数为79％，比表面积为84m2/g。
实施例7：与实施例1的区别在于，所述S10中的离心收集使用水和乙醇各两次，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为4μm。
实施例8：与实施例1的区别在于，所述S10中使用抽滤收集，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为8μm。
实施例9：与实施例1的区别在于，所述S20中管式炉升温速率为5℃/min，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，比表面积为88m2/g。
实施例10：与实施例1的区别在于，所述S20中管式炉使用保护气氛为氩气气氛(Ar)，其他步骤与实施例1相同，制备得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其中氮掺杂的铋/碳复合微球材料平均直径为8μm，铋纳米颗粒其平均直径为12nm，铋的质量分数为80％，比表面积为80m2/g。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出任何等同替换或局部替换，均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其特征在于，包括微米碳球基质材料，所述的微米碳球内部均匀镶嵌有多个纳米铋颗粒，各个纳米铋颗粒被碳基质紧密包裹以形成致密的铋/碳复合球，以及氮掺杂结构。
2.根据权利要求1中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其特征在于，所述的微米碳球其平均直径为3μm～9μm。
3.根据权利要求1中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其特征在于，所述的纳米铋颗粒其平均直径为5nm～13nm，均匀地镶嵌于所述微米碳球内部，质量分数为76％～90％。
4.根据权利要求1中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其特征在于，所述的氮掺杂结构中氮的类型为石墨氮、吡啶氮、吡咯氮。
5.根据权利要求1中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料，其特征在于，所述的氮掺杂的铋/碳复合微球材料其比表面积为70m2/g～90m2/g。
6.一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10：制备铋/有机物微米球；
S20：S10中铋/有机物微米球通过烧结碳化得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
7.根据权利要求6中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法，其特征在于，所述S10包括：
S11：将五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖溶于乙二醇和10％硝酸溶液中获得混合溶液；
S12：将上述混合溶液在室温下连续磁力搅拌；
S13：将搅拌后的混合溶液在密封的高压釜中进行水热反应；
S14：将S13获得的反应物用水和无水乙醇清洗，干燥后获得所述铋/有机物微米球。
8.根据权利要求7中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法，其特征在于，所述五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖质量比为4～5：4：1～2：1～2；所述五水合硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠、葡萄糖及乙二醇和10％硝酸溶液六种混合物的磁力搅拌时间为10min；所述水热反应是在150℃～160℃下保温12h～13h。
9.根据权利要求6中所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法，其特征在于，所述S20中烧结方式为：将S10获得的铋/有机物微米球置于管式炉中，在氮气或氩气中的一种或两种混合气氛下，以2℃/min～5℃/min的升温速度加热到400℃～450℃，保温时间为1h～2h，自然冷却后得到氮掺杂的铋/碳复合微球材料。
10.权利要求1-5所述一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料或权利要求6-9任一权利要求所述的一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料的制备方法所制备的氮掺杂的铋/碳复合微球材料作为钠离子电池负极材料的应用。
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| CN202310065316.8A CN115986090A (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法和应用 |
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| CN202310065316.8A CN115986090A (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种氮掺杂的铋/碳复合微球材料及其制备方法和应用 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117894983A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-16 | 暨南大学 | 一种非金属元素双配位掺杂的碳基材料及其制备方法与应用 |
-
2023
- 2023-01-13 CN CN202310065316.8A patent/CN115986090A/zh active Pending
Cited By (1)
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