一种N掺杂多孔生物质碳Sn/SnO2/CoO@NC材料及其制备方法与应用

一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明属于钠离子电池储能材料技术领域，具体涉及一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.风能和太阳能等可再生能源在逐步取代传统化石燃料，由于清洁能源的间歇性和多样性特点，使其需要大规模能源存储系统，特别是依赖于高能量密度和高成本效益的电能存储设备。碱金属(li、na和k)离子电池被认为是下一代能源技术的潜在候选者。其中，高电压、高能量密度的锂离子电池(libs)在电动汽车和便携式电子设备的市场上占据了压倒性的主导地位，但是锂矿的高成本和资源短缺问题逐渐凸显，使其发展受到限制。与此同时，钠离子电池(sibs)与锂离子电池因为具有相似的理化性质且储量丰富而变得极具吸引力，受到广泛研究。从可持续发展角度来看，新一代钠离子电池的成功研制将推动全球能源变革，为绿色低碳发展增添新动力。
3.在这种背景下，钠离子电池的正负极材料被大量研究，值得注意的是，各种正极材料已经被探索，并取得巨大进展。相比之下，目前还缺乏先进的负极材料来与这些发展良好的正极材料结合。近年来，各种合金型材料(如p、si、sb、sn和bi)由于具有更高的容量、合适的低电位和储量丰富等诸多优点而被研究。其中sno2由于特殊的层状结构和较高的理论容量受到广泛关注。尽管如此，sno2在充放电过程中会产生巨大的体积膨胀，导致电极粉碎和断裂，从而降低了循环稳定性，此外，快速衰减的容量与低电导率严重限制sn基钠离子电池负极的发展。


技术实现要素：

4.为了达到上述目的，本发明的目的在于提供一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料及其制备方法与应用，用以解决钠离子电池负极材料易产生体积膨胀、容量衰减快速以及电导率低的问题。
5.本发明公开了一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，步骤如下：
6.1)对橘子皮加热碳化处理，磨碎，得到生物质碳粉；
7.2)将步骤1)得到的生物质碳粉与koh混合，球磨，n2气氛下加热，获得n掺杂多孔生物质碳；
8.3)将步骤2)得到的n掺杂多孔生物质分散在包括sn和co的前驱体溶液中，通过水热法得到sno2/coo@nc复合材料；
9.4)将步骤3)得到的sno2/coo@nc复合材料在ar/h2混合气中，升温至500～700℃，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
10.优选地，步骤1)之前，对橘子皮进行清洗和干燥。
11.优选地，步骤1)中，加热碳化的具体步骤为：将橘子皮在n2气氛下，流速为40～80ml/min，以5℃/min加热到700℃～900℃，保温，冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
12.优选地，步骤2)中，生物质碳粉与koh的摩尔比为(1～4):1。
13.优选地，步骤2)中，以300～600r/min球磨30min。
14.优选地，步骤3)中，sn为sncl4·
5h2o，co为co(no3)2·
6h2o。
15.进一步优选地，sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o的摩尔比为(1～4):1。
16.优选地，步骤3)中，水热条件为40～200℃水热12～24h。
17.优选地，步骤4)中，ar/h2的流速比为200/50。
18.本发明还公开了上述制备方法制得的n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料。
19.本发明还公开了上述n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料在制备电池负极材料中的应用。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明提供的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，以橘子皮作为生物质碳源，来源广泛，不仅能达到废弃物二次利用的目的，环保安全，而且通过活化后形成的多孔结构能够有效促进电解液与活性物质的接触面积，加速充放电过程中的化学反应，符合绿色可持续发展战略，具有良好应用前景。将橘子皮通过强碱koh碳化活化后得到多孔生物质碳，能够提供较大的比表面积，加速钠离子传输效率，缓解得到的双基金属复合材料在充放电过程中产生的严重的体积膨胀。通过水热法制备sno2/coo@nc复合材料，前驱体溶液中的co能够保证获得具有晶体缺陷的双基金属阳极材料。随后在ar/h2混合气氛下煅烧还原得到sn/sno2/coo@nc复合材料，ar/h2混合气氛能够保证还原出部分sn单质。sno2和sn的结合可以有效防止sn粒子的团聚和不可逆的容量损失，将比单组分sn或氧化锡提供更好的电化学性能。该方法利用生物质碳的多孔结构和优异的导电性来缓解sno2的体积膨胀与电导率，能够提升得到的sn/sno2/coo@nc复合材料在作为钠离子电池负极材料时的循环稳定性，促进钠离子电池发展。
22.本发明提供的上述制备方法得到的sn/sno2/coo@nc材料，sn/sno2/coo@nc材料在作为电池负极时，sno2和sn的结合能够保证具有较好的循环稳定性，多孔生物质碳能够保证充放电过程中的体积膨胀被有效缓解，因而能够解决现有的钠离子电池负极材料易产生体积膨胀、容量衰减快速以及电导率低的问题。
附图说明
23.图1为对橘子皮进行加热碳化处理前后的体积变化示意图；其中，a为加热碳化处理前，b为加热碳化处理后；
24.图2为n掺杂多孔生物质碳不同尺度的sem图；其中，a为3μm，b为1μm；
25.图3为n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc复合材料在不同尺度下的sem图；其中，a为5μm，b为1μm；
26.图4为n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc复合材料0.1a/g的电流密度下的电化学性能图。
具体实施方式
27.为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下仅就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
28.本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
29.本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
30.本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“a包含a”涵盖了“a包含a和其他”和“a仅包含a”的意思。
31.本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
32.本发明提供了一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc的制备方法，包括以下步骤：
33.1.将橘子皮用去离子水和乙醇清洗干净，并在烘箱中60～100℃-干燥，然后将其放入管式炉中，在n2气氛下，流速为40～80ml/min，以5℃/min加热到700℃～900℃，保温2～4h，随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
34.2.在步骤1得到的生物质碳粉中加入koh，共同置于球磨罐中，以300～600r/min球磨30min，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以3～5℃/min加热到900～1100℃，保温2～4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳；
35.其中，生物质碳粉与koh的摩尔比为(1～4):1。
36.3.将步骤2得到的n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，140～200℃水热12～24h，得到sno2/coo@nc复合材料；
37.其中，sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o的摩尔比为(1～4):1。
38.4.将步骤3得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉，在ar/h2混合气中，以2℃/min升温至500～700℃，保温4～8h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
39.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
40.下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述
实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
41.实施例一
42.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
43.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在60℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟(参见图1中a)，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温2h，进行加热碳化处理，随炉冷却至室温(参见图1中b)，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。从图1中a和图1中b可以看到，经过高温碳化后，橘子皮的体积发生收缩现象，这主要是由于部分有机物和水分经高温发生挥发现象导致。
44.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以400r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳，sem图像参见图2中a和b，可以观察到经碳化活化处理后，橘子皮碳呈现三维多孔结构，有效增加了比表面积，有利于活性材料的负载。
45.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，180℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。
46.其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
47.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟，放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料，sem图参见图3，可以看到不同尺度下的多孔生物质衍生碳中均有sn/sno2/coo的存在，表明材料复合成功。
48.将制备得到的多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc材料作为负极，以金属钠作为对电极；电解液由乙基碳酸酯与二甲基碳酸酯的溶液按照1:1的体积比混合得到napf6；隔膜为celgard2400膜；组装电池的顺序依次为负极壳、钠片、隔膜、负极片、垫片、弹簧片和正极壳。在充满惰性气氛的手套箱内(水氧值《0.1ppm)装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试，多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc材料在0.1a/g的电流密度下的电化学性能结果参见图4，充放截止电压为0.01～2.6v，充放电流为0.1a/g，说明多孔生物质碳能够提供快速的电子传输路径，加速sib的反应动力学进行。此外，有效地适应sno2颗粒在合金化过程中的体积膨胀，从而提升sib的循环寿命周期，表明该材料作为sib负极电极时展现出较好的循环稳定性。
49.实施例二
50.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
51.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在60℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为80ml/min，以5℃/min加热到900℃，保温2h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
52.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以3℃/min加热到1100℃，
保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
53.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，180℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
54.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
55.实施例三
56.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
57.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在80℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温4h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
58.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨30min，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温2h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
59.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，160℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
60.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟，放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
61.实施例四
62.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
63.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在60℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为80ml/min，以5℃/min加热到900℃，保温2h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
64.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以600r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以3℃/min加热到1100℃，保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
65.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，200℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
66.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟，放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
67.实施例五
68.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
69.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在60℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温3h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
70.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
71.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，180℃水热24h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
72.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
73.实施例六
74.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
75.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在100℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温2h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
76.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以500r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温3h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
77.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，140℃水热24h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
78.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
79.实施例七
80.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
81.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在60℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温3h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
82.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
83.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，200℃水热24h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4.5h2o的质量为1.40g，co
(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
84.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
85.实施例八
86.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
87.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在90℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温2h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
88.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温2h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
89.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，180℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
90.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至700℃，保温8h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
91.实施例九
92.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
93.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在60℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温2.5h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研钵磨碎，得到生物质碳粉。
94.称取1.2g生物质碳粉，加入0.56g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
95.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，180℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
96.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/40，以2℃/min升温至700℃，保温8h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
97.实施例十
98.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，包括以下步骤：
99.将橘子皮用去离子水和乙醇进行超声清洗，随后放入干燥箱中在70℃下干燥24h，得到预处理后的橘子皮；随后将预处理后的橘子皮装入瓷舟，放入管式炉，在n2气氛下，流速为40ml/min，以5℃/min加热到700℃，保温2h，进行加热碳化处理。随炉冷却至室温，用研
钵磨碎，得到生物质碳粉。
100.称取1.2g生物质碳粉，加入1.12g koh，装入球磨罐中，以300r/min球磨半小时，然后将混合均匀的碳粉/koh装入瓷舟中，放入管式炉，在n2气氛下以5℃/min加热到900℃，保温4h后随炉冷却至室温，获得n掺杂多孔生物质碳。
101.将上述n掺杂多孔生物质碳超声分散在sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o组成的前驱体溶液中，180℃水热12h，得到sno2/coo@nc复合材料。其中，sncl4·
5h2o的质量为1.40g，co(no3)2·
6h2o质量为0.29g。
102.将得到的sno2/coo@nc复合材料装入瓷舟放入管式炉在ar/h2混合气中，ar/h2的流速比为200/50，以2℃/min升温至500℃，保温4h，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。
103.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)对橘子皮加热碳化处理，磨碎，得到生物质碳粉；2)将步骤1)得到的生物质碳粉与koh混合，球磨，n2气氛下加热，获得n掺杂多孔生物质碳；3)将步骤2)得到的n掺杂多孔生物质分散在包括sn和co的前驱体溶液中，通过水热法得到sno2/coo@nc复合材料；4)将步骤3)得到的sno2/coo@nc复合材料在ar/h2混合气中，升温至500～700℃，得到多孔生物质衍生碳sn/sno2/coo@nc复合材料。2.根据权利要求1所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤1)之前，对橘子皮进行清洗和干燥。3.根据权利要求1所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，生物质碳粉与koh的摩尔比为(1～4):1。4.根据权利要求1所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，以300～600r/min球磨30min。5.根据权利要求1所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，sn为sncl4·
5h2o，co为co(no3)2·
6h2o。6.根据权利要求5所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，sncl4·
5h2o与co(no3)2·
6h2o的摩尔比为(1～4):1。7.根据权利要求1所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，水热条件为40～200℃水热12～24h。8.根据权利要求1所述的一种n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，ar/h2的流速比为200/50。9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制得的n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料。10.权利要求9所述的n掺杂多孔生物质碳sn/sno2/coo@nc材料在制备电池负极材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种N掺杂多孔生物质碳Sn/SnO2/CoO@NC材料及其制备方法与应用，属于钠离子电池储能材料技术领域。首先将生物质橘子皮煅烧活化后得到多孔生物质碳，然后超声分散在Sn源与Co源组成的前驱体溶液中，水热得到SnO2/CoO@NC复合材料，然后在Ar/H2混合气下煅烧还原得到Sn/SnO2/CoO@NC复合材料。该材料在作为电池负极时，SnO2和Sn的结合能够保证具有较好的循环稳定性，多孔生物质碳能够保证充放电过程中的体积膨胀被有效缓解，因而能够解决现有的钠离子电池负极材料易产生体积膨胀、容量衰减快速以及电导率低的问题。量衰减快速以及电导率低的问题。量衰减快速以及电导率低的问题。


技术研发人员：杨艳玲 魏胜利 锁国权 侯小江 叶晓慧 张荔 谢德安 和茹梅
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/9/23