CN107248569A - 以1‑乙基‑3‑甲基咪唑二氰胺为碳源制得的锑/氮掺杂碳复合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以1‑乙基‑3‑甲基咪唑二氰胺为碳源制备锑/氮掺杂碳复合物的方法，包括：将三氯化锑和1‑乙基‑3‑甲基咪唑二氰胺分别溶于甲醇中，在剧烈搅拌下混合，将两种溶液充分混合后静置，离心收集凝胶状白色固体，用甲醇离心洗涤；将所得产物在H2/Ar气氛下碳化，得到锑/氮掺杂碳复合物。本发明还提供由该方法制得的锑/氮掺杂碳复合物及该复合物作为钠离子电池负极材料的应用。本发明以三氯化锑、离子液体1‑乙基‑3‑甲基咪唑二氰胺离子液体为原料，工艺简单，原料绿色环保，适合于批量生产，制得的锑/氮掺杂碳复合物具有优异的电化学性能，可作为理想的钠离子电池负极材料取代可逆容量低的硬碳应用于钠离子电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极材料，特别是涉及一种以1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺为碳源制得的锑/氮掺杂碳复合物及其制备方法，以及该锑/氮掺杂碳复合物作为钠离子电池负极材料的应用。
背景技术
目前常见的化学电源包括铅酸电池、金属氢化物镍电池、镍镉电池和锂离子电池。这些化学电源在当今人类生活和国民经济的发展中都起到了举足轻重的作用。其中铅酸电池材料价格低廉、技术发展成熟，故其应用最为广泛。但铅酸电池能量密度低，并含有重金属元素铅，对环境产生严重的污染。铅酸电池的这些局限性限制了其应用范围的进一步扩大。社会的迅速发展对电池技术提出了更高的要求，发展新型环保型电池已经成为趋势。锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长而被广泛应用于便携式电子设备、混合动力汽车和纯电动汽车领域。但是，锂的地壳含量低(0.0065％)、地理分布不均匀、成本高使得锂离子电池无法满足日益增加的大规模能源存储需求。近年来，钠离子电池作为锂离子电池的替代品倍受关注，这主要是因为钠离子电池具有原料价格便宜、资源丰富、环境友好等优点。
迄今为止，人们已经制备出多种钠离子电池正极材料，而钠离子电池负极材料的发展却相当缓慢。因此，设计与制备高性能的负极材料是钠离子电池发展的当务之急。锑具有较高理论容量(660mAh·g-1)、导电性好，这使其成为一种有前景的钠离子电池负极材料。然而，锑在脱嵌钠过程中存在着严重的体积变化，易造成锑颗粒粉化、失去电接触，最终导致循环稳定性较差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种绿色环保、工艺简单的制备锑/氮掺杂碳复合物的方法，并提供一种具有优异的电化学性能的钠离子电池负极材料。
技术方案：一种以1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺为碳源制备锑/氮掺杂碳复合物的方法，该方法包括以下步骤：
1)将三氯化锑溶于甲醇中，形成澄清溶液，得到溶液A；
2)将1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺溶于甲醇中，得到溶液B；
3)在剧烈搅拌下将所述溶液B倒入所述溶液A中，将两种溶液充分混合后静置，离心收集凝胶状白色固体，用甲醇离心洗涤；
4)将步骤3)所得产物在H2/Ar混合气氛下碳化，得到所述锑/氮掺杂碳复合物。
该方法中，加入的1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺与三氯化锑的质量比为7∶10～9∶10。
步骤3)中，静置时间为10～20h；用甲醇离心洗涤的次数为3～6次。
步骤4)中，碳化是将步骤3)所得产物置于管式炉中，使管式炉以4～10℃·min-1的速率升温至550～650℃后保持2～4h；H2/Ar混合气氛中，H2的体积百分比为5％～10％。
本发明方法以不挥发、不可燃的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺为碳源，将锑和离子液体进行混合溶解、离心、碳化等处理后得到锑/氮掺杂碳复合物。因此，本发明另一方面提供一种锑/氮掺杂碳复合物，该锑/氮掺杂碳复合物由上述方法制备得到。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)测试所得锑/氮掺杂碳复合物的成份；利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析所得锑/氮掺杂碳复合物的尺寸、形貌和微结构等。结果表明，所述锑/氮掺杂碳复合物表面光滑，无定型的碳基底中有均匀分布的纳米尺寸锑，且碳基底中掺杂有氮，锑纳米晶粒被氮掺杂碳均匀包覆。
将锑/氮掺杂碳复合物用作钠离子电池负极材料对其进行电化学性能的测试，结果表明，所述锑/氮掺杂碳复合物具有优异的电化学性能，首圈充/放电比容量为440/720mAh g-1，循环150圈后，+充/放电比容量仍可385.4/395mAh g-1，容量保持率达87.5％/54.8％，且倍率性能优异。因此，本发明另一方面提供上述锑/氮掺杂碳复合物作为钠离子电池负极材料的应用，并提供一种钠离子电池负极材料，该钠离子电池负极材料包含上述锑/氮掺杂碳复合物。
有益效果：本发明的制备锑/氮掺杂碳复合物的方法以三氯化锑、离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体为原料，通过混合、离心和热解得到一种锑/氮掺杂碳复合物。该方法工艺简单，使用的原料绿色环保，适合于批量生产，制得的锑/氮掺杂碳复合物具有优异的电化学性能，可作为理想的钠离子电池负极材料取代可逆容量低的硬碳应用于钠离子电池，是一种有前景的钠离子电池负极材料。
附图说明
图1a为锑/氮掺杂碳复合物的扫描电镜(SEM)图，该图显示热解得到的复合物表面光滑，表明锑被氮掺杂碳包覆；图1b为锑/氮掺杂碳复合物的透射电镜(TEM)图，该图显示锑在复合物中平均尺寸约为15nm，且均匀分布在碳基底中；图1c为锑/氮掺杂碳复合物的选区电子衍射(SAED)图，该图显示在无定型的碳基底中有一些的六方晶系的锑纳米晶形成；图1d为锑/氮掺杂碳复合物的高分辨透射电镜(HRTEM)图，该图显示锑晶粒中的晶面间距为0.31nm，锑纳米晶粒被氮掺杂碳均匀包覆。
图2a为锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的X射线衍射(XRD)图，该图显示锑的特征峰(012)出现在28.7°，与0.31nm的晶面间距相对应，这和HRTEM观察到的结果相一致；图2b为锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)及离子液体衍生的氮掺杂碳(NC)的XPS图，该图表明，与离子液体衍生的氮掺杂碳相比，N的信号可以清楚地看到，高分辨率N 1s XPS光谱显示在399.1eV处出现的新峰，这可能与SbCl3/Emim-dca在还原气氛(H2/Ar)的热解期间产生Sb-N-C键有关。
图3a为锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的充/放电曲线图，该图显示，首圈充放电容量分别为440和720mAh·g-1，库仑效率为61％左右；首圈大的不可逆容量损失(39％)通常是由于在首圈放电过程中电解液分解并在复合物表面形成固体电解质膜造成的；图3b是锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)、氮掺杂碳(NC)以及锑纳米晶(Sb)循环性能图，图3c是高含量-锑/氮掺杂碳复合物(H-Sb@NC)和低含量-锑/氮掺杂碳复合物(L-Sb@NC)循环性能图(基于TGA结果，得到的Sb含量的高低来命名为高、低含量锑/氮掺杂碳复合物)、锑/蔗糖热解碳复合物(Sb@SC)、锑/聚丙烯腈热解碳复合物(Sb@PNC)循环性能图，循环性能图(图3b、3c)是在电压范围为0.01-2Vvs Na/Na+，电流密度为100mAg-1的条件下，7种材料的循环性能，锑/氮掺杂碳复合物首圈放电容量720mAh·g-1，循环100圈之后可逆容量分别为395mAh·g-1，高于其他六种材料的容量；图3d是锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)、锑/蔗糖热解碳复合物(Sb@SC)、锑/聚丙烯腈热解碳复合物(Sb@PNC)倍率性能图，倍率性能图(图3d)显示锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)即使在高电流密度下，如2或5A·g-1，其容量保持率仍可保持在63.9或53.1％，对应于285或237mAh·g-1的容量。
具体实施方式
实施例1
(1)锑/氮掺杂碳复合物的制备
称取400mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，将该澄清溶液命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的溶液后终止搅拌。静置12h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移到管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2h，得到黑色的锑/氮掺杂的碳复合物(Sb@NC)。
(2)锑/氮掺杂碳复合物的表征
利用SEM、TEM、SAED以及HRTEM图分析所得锑/氮掺杂碳复合物的尺寸、形貌和微结构。图1a为锑/氮掺杂碳复合物的扫描电镜(SEM)图，该图显示热解得到的复合物表面光滑，表明锑被氮掺杂碳包覆。图1b为锑/氮掺杂碳复合物的透射电镜(TEM)图，由该图可看出锑在复合物中锑颗粒平均尺寸约为15nm，且均匀分布在碳基底中。图1c为锑/氮掺杂碳复合物的选区电子衍射(SAED)图，该图表明无定型的碳基底中有一些的六方晶系的锑纳米晶形成。图1d为锑/氮掺杂碳复合物的高分辨透射电镜(HRTEM)图，该图显示锑晶粒中的晶面间距为0.31nm，较大的晶面间距有利于Na+的嵌入与合金化。
采用XRD(JCPDS card No.35-0732)测试所得锑/氮掺杂碳复合物的成分。图2a为锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的X射线衍射(XRD)图，该图显示锑的特征峰(012)出现在28.7°，与0.31nm的晶面间距相对应，这和HRTEM观察到的结果相一致，证明热解所得到复合物中锑为纳米晶体。图2b为锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)及离子液体衍生的氮掺杂碳(NC)的XPS图，该图显示，与离子液体衍生的氮掺杂碳相比，N的信号可以清楚地看到，高分辨率N1s XPS光谱显示在399.1eV处出现的新峰，这可能与SbCl3/Emim-dca在还原气氛(H2/Ar)的热解期间产生Sb-N-C键有关，XPS图(图2b)分析表明在锑/氮掺杂碳复合物中可能形成Sb-N-C键，有利于提高它的储钠性能。
(3)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将本实施例制得的锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
电池的恒电流充放电测试在室温下，用蓝电CT2001A多通道电池测试系统，在0.01-2Vvs Na/Na+固定电压范围内进行。循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)用PARSTAT4000电化学工作站进行测试。CV在0.1mV s-1的扫速下进行，EIS则在频率范围在100kHz到10mHz，振幅为10.0mV的正弦波下进行。具体的性能见图3。图3a为锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的充/放电曲线图，该图显示，首圈充放电容量分别为440和720mAh·g-1，库仑效率为61％左右；首圈大的不可逆容量损失(39％)是由于在首圈放电过程中电解液分解并在复合物表面形成固体电解质膜造成的。图3b是锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)循环性能图，锑/氮掺杂碳复合物首圈放电容量720mAh·g-1，循环100圈之后可逆容量分别为395mAh·g-1。图3d是锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)、锑/蔗糖热解碳复合物(Sb@SC)、锑/聚丙烯腈热解碳复合物(Sb@PNC)倍率性能图，倍率性能图(图3d)显示锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)即使在高电流密度下，如在2或5A·g-1，其容量保持率仍可保持在63.9或53.1％，对应于285或237mAh·g-1的容量。
对比例1
(1)高含量-锑/氮掺杂的碳复合物(H-Sb@NC)的制备
称取500mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的溶液后终止搅拌。静置12h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物转入瓷舟中并转移到管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2h，得到黑色高含量-锑/氮掺杂的碳复合物(H-Sb@NC)。
(2)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将步骤(1)制得的高含量-锑/氮掺杂的碳复合物(H-Sb@NC)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
对所得高含量-锑/氮掺杂的碳复合物(H-Sb@NC)进行钠离子电池性能测试，具体过程和条件参数与实施例1相同，具体的测试结果见图3。如图3所示，循环性能图(图3c)表明该材料的首圈充/放电容量407/624mAh g-1；循环100圈之后充/放电容量降至285/292mAhg-1，容量保持率为70.0％/46.8％，明显低于锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的循环性能。
对比例2
(1)低含量-黑色锑/氮掺杂的碳复合物(L-Sb@NC)的制备
称取320mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中，得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。静置12h，通过离心收集白色固体，用甲醇将白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移到管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2h，得到低含量-黑色锑/氮掺杂的碳复合物(L-Sb@NC)。
(2)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将步骤(1)制得的低含量-黑色锑/氮掺杂的碳复合物(L-Sb@NC)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
如图3所示，循环性能图(图3c)表明该材料的首圈充/放电容量374/584mAh g-1；循环100圈之后容量降至314/319mAh g-1，容量保持率为91.5％/54.6％，容量保持率虽然不低，但是容量明显低于锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的循环性能。
对比例3
(1)锑/蔗糖热解碳复合物(Sb@SC)的制备
称取400mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg蔗糖溶解在5mL甲醇中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。静置12h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将该白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移到管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2小时，得到黑色锑/蔗糖热解碳复合物(Sb@SC)。
(2)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将步骤(1)制得的锑/蔗糖热解碳复合物(Sb@SC)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
如图3所示，循环性能图(图3c)显示该材料的首圈充/放电比容量为281/501mAhg-1；在循环100圈后，充/放电比容量为215/219mAh g-1，容量保持率为76.8％/43.6％，低于锑/氮掺杂碳复合物的循环性能。倍率性能图(图3d)显示该材料在5Ag-1电流密度下，容量为200mAh g-1，倍率性能明显低于锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的倍率性能。
对比例4
(1)锑/聚丙烯腈热解碳复合物(Sb@PNC)的制备
称取400mg三氯化锑溶解在5mLN，N-二甲基甲酰胺中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg聚丙烯腈溶解在5mL N，N-二甲基甲酰胺中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。12小时后，通过离心收集白色固体。用甲醇将白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移到管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2小时，得到黑色锑/聚丙烯腈热解碳复合物。
(2)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将步骤(1)制得的锑/聚丙烯腈热解碳复合物(Sb@PNC)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
如图3所示，循环性能图(图3c)显示该材料的首圈充/放电比容量为217/376mAhg-1；在循环100圈后，充/放电比容量为167/168mAh g-1，容量保持率为76.7％/44.5％，低于锑/氮掺杂碳复合物的循环性能。倍率性能图(图3d)显示该材料在5A g-1电流密度下，容量为110mAh g-1，倍率性能明显低于锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的倍率性能。
对比例5
(1)氮掺杂碳化合物(NC)的制备
将1.0mL的1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺放入瓷舟中并转入管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2h，得到黑色氮掺杂碳化合物(NC)。
(2)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将步骤(1)制得的氮掺杂碳化合物(NC)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
如图3所示，循环性能图(图3b)显示该材料的首圈充/放电比容量为90/302mAh g-1；在循环100圈后，充/放电比容量为116/117mAh g-1，容量保持率为77.3％/38.8％，低于锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的循环性能。
对比例6
(1)锑纳米晶体(Sb)的制备
在氩气保护下，将0.45g NaBH4溶解在含有13mLN，N-二甲基甲酰胺的单口烧瓶中，并加热至60℃。随后，通过注射器立即向该单口烧瓶中注入溶解有0.68g SbCl3的2mLN，N-二甲基甲酰胺溶液。单口烧瓶中的反应物迅速变黑，使用冰水浴快速冷却。冷却至室温后，通过离心收集生成的锑纳米晶体(Sb)，用去离子水洗涤数次，40℃下干燥过夜。
(2)电化学性能测试
以去离子水作为溶剂，将步骤(1)制得的锑纳米晶体(Sb)与炭黑、羧甲基纤维素钠以7∶2∶1的质量比研磨混合均匀，将所得的均匀浆体涂抹在Cu箔上并将其在40℃下真空干燥12h，制得负载量为0.8-1.2mg cm-2的电极片。使用1mol L-1NaClO4的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/氟代碳碳酸乙烯酯(体积比为1∶1∶0.1)溶液作为钠离子电池电解液，玻璃纤维和纯钠金属箔分别作为钠离子电池隔膜和对电极。电化学性能的测试采用CR2032电池。所有有关电池的操作都在充满氩气气氛的手套箱中进行。
如图3所示，循环性能图(图3b)显示该材料的首圈充/放电比容量为390/592mAhg-1；在循环100圈后，充/放电比容量为40/42mAh g-1，容量保持率为10.3％/7.0％，低于锑/氮掺杂碳复合物(Sb@NC)的循环性能。
实施例2
称取400mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中，得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。静置12h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物转入瓷舟中并转移至管式炉中，在H2/Ar(10∶90v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持4h，得到黑色锑/氮掺杂的碳复合物。
按照与实施例1相同的方法对所制得的锑/氮掺杂的碳复合物进行结构表征与电化学性能测试，结果与实施例1基本相同。
实施例3
称取450mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。静置15h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将该白色固体洗涤并离心5次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移至管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后在600℃下保持2h，得到黑色锑/氮掺杂的碳复合物。
按照与实施例1相同的方法对所制得的锑/氮掺杂的碳复合物进行结构表征与电化学性能测试，结果与实施例1基本相同。
实施例4
称取350mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。静置10h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将该白色固体洗涤并离心6次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移至管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以4℃/min的升温速率升温至550℃，然后在550℃下保持4h，得到黑色锑/氮掺杂的碳复合物。
按照与实施例1相同的方法对所制得的锑/氮掺杂的碳复合物进行结构表征与电化学性能测试，结果与实施例1基本相同。
实施例5
称取450mg三氯化锑溶解在5mL甲醇中以形成澄清溶液，命名为溶液A。将500mg 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体溶解在5mL甲醇中得到溶液B。在剧烈搅拌下将溶液B倒入溶液A中，得到均一的分散液后终止搅拌。静置20h后，通过离心收集白色固体，用甲醇将该白色固体洗涤并离心3次。随后，将所得产物置于瓷舟中并转移至管式炉中，在H2/Ar(5∶95v/v)气氛下以10℃/min的升温速率升温至650℃，然后在650℃下保持3h，得到黑色锑/氮掺杂的碳复合物。
按照与实施例1相同的方法对所制得的锑/氮掺杂的碳复合物进行结构表征与电化学性能测试，结果与实施例1基本相同。
Claims (9)
1.一种以1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺为碳源制备锑/氮掺杂碳复合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将三氯化锑溶于甲醇中，形成澄清溶液，得到溶液A；
2)将1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺溶于甲醇中，得到溶液B；
3)在剧烈搅拌下将所述溶液B倒入所述溶液A中，将两种溶液充分混合后静置，离心收集凝胶状白色固体，用甲醇离心洗涤；
4)将步骤3)所得产物在H2/Ar混合气氛下碳化，得到所述锑/氮掺杂碳复合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法中加入的1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺与三氯化锑的质量比为7∶10～9∶10。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述静置时间为10～20h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述用甲醇离心洗涤的次数为3～6次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述碳化是将步骤3)所得产物置于管式炉中，使管式炉以4～10℃·min-1的速率升温至550～650℃后保持2～4h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述H2/Ar混合气氛中，H2的体积百分比为5％～10％。
7.一种锑/氮掺杂碳复合物，其特征在于，该锑/氮掺杂碳复合物由权利要求1～6中任意一项所述的方法制备得到。
8.权利要求7所述的锑/氮掺杂碳复合物作为钠离子电池负极材料的应用。
9.一种钠离子电池负极材料，其特征在于，该钠离子电池负极材料包含权利要求7所述的锑/氮掺杂碳复合物。
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