一种Fe2O3@Co-C@HGOF纳米纤维电极复合材料及其制备方法与应用与流程

一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明涉及电极材料制备技术领域，尤其涉及一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.在过去的几十年里，由于锂离子电池(lib)具有高工作电压、无污染、无“记忆效应”、高能量密度和高功率密度等优点，已经被广泛应用在便携式电子设备(如笔记本电脑、移动电话和照相机)和电气设备(如电动车、电动自行车和智能电网)。众所周知，石墨的电极电势低、循环寿命长和成本低，使其在商业化的负极材料中起着重要作用。然而，一方面，石墨负极的实际容量已达到理论容量的极限(372ma
·
h/g)；另一方面，石墨的离子扩散系数(10-6
cm2/s)较低，限制了其在大倍率快速充放电电池领域的应用。随着对电动汽车续航里程数的要求不断提高，对高能量密度和高功率密度的锂离子电池的巨大市场需求引起了相当大的关注，为了克服石墨负极材料的缺点，急需寻找一种可行的材料来代替石墨。过渡金属氧化物(tmo)的理论容量为石墨的2-3倍，但tmo材料仍存在导电性和离子扩散较差，导致倍率性能不好，在充电/放电过程中体积膨胀较大，导致电极材料粉碎，会降低可逆容量等问题；此外，充电/放电过程中带电粒子运动，引起同性电荷局部集中而产生电场，电荷在电场中定向运动，产生磁场，在电场和磁场作用下，带电粒子振荡加强向外辐射电磁波。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的是提供一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料及其制备方法与应用，以提高锂离子电池电极的导电性和离子扩散性，从而提高倍率性能，缓解电化学反应过程中的体积变化，确保主体材料的结构整体性，增强循环稳定性，并吸收损耗充电/放电过程中产生的电磁辐射。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备方法，包括以下步骤：
5.s1、氧化石墨烯凝胶的制备：按1:1的质量比分别称取石墨粉体和kno3，混合均匀得到混合粉体，加入混合粉体10-15倍重量的浓h2so4，并在40℃条件下搅拌5-10min，之后缓慢加入混合粉体1.5-1.8倍重量的kmno4，持续在40℃下搅拌3-6h，加入混合粉体35-45倍重量的去离子水，升温至60℃，保温30-60min后，再加入混合粉体60-100倍重量的去离子水，搅拌5-10min，加入混合粉体2.8-3.5倍重量的质量分数为30％的h2o2，室温下静置5-12h后，去除上层浓h2so4，加入混合粉体60-100倍重量的去离子水，再静置5-12h，离心分离除去上清液，即得到氧化石墨烯凝胶；
6.s2、co-mof@hgof的制备：取co(ch3coo)2·
4h2o溶于80-100倍重量的无水乙醇中，加入co(ch3coo)2·
4h2o 0.5倍重量的s1中制备得到的氧化石墨烯凝胶，再加入co(ch3coo)2·
4h2o 40-50倍重量的无水乙醇，搅拌3-12h得到a溶液，再称取co(ch3coo)2·
4h2o 6.1-6.6倍重量的2-甲基咪唑溶于co(ch3coo)2·
4h2o120-150倍重量的无水乙醇中得到b溶液，然后将b溶液加入a溶液中，室温下超声处理3-6h，使2d石墨烯自卷曲形成中空纳米纤维结构，堆叠成三维(3d)石墨，卷曲过程中会将部分co-mof纳米颗粒卷入到管内，另外部分锚定在中空纳米纤维的外部，然后室温下静置12-48h，离心分离得到固体样品，固体样品用无水乙醇清洗2-5次后，真空烘干，得到co-mof@hgof；
7.s3、co-c@hgof的制备：将s2中制备得到的co-mof@hgof放入瓷舟中，转移到管式炉中,在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温时间0.5h-2h，使mof材料中的有机配体高温碳化成导电性良好的碳材料，然后自然冷却，即制备得到co-c@hgof；
8.s4、fe2o3@co-c@hgof的制备：取s3中得到的co-c@hgof，加入co-c@hgof 3-5倍重量的硝酸铁,混合均匀得到混合料，然后将混合料均匀分散于co-c@hgof 10-15倍重量的浓h2so4中，于80℃下回流3-5h，使硝酸铁填充在co-c@hgof上mof衍生的碳基复合材料的孔隙结构内，然后冷却，过滤除去滤液，滤渣用去离子水反复洗涤，再于100℃下充分干燥，然后在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h，使硝酸铁转变为氧化铁，即得到fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。
9.锂离子电池是一种充电电池，依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作；在充放电过程中，li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，放电时则相反。石墨的电极电势低、循环寿命长和成本低，使其在商业化的负极材料中起着重要作用。石墨烯是c原子以sp2杂化相连形成的碳六元环，碳六元环彼此相连形成二维(2d)单层石墨烯结构，本发明采用超声辅助的方法将2d石墨烯自卷曲形成中空纳米纤维结构，堆叠成三维(3d)石墨，卷曲过程中部分co-mof纳米颗粒卷入并锚定在到管内，另外部分锚定在中空纳米纤维的外部，制备得到的co-mof@hgof纳米颗粒/中空石墨烯纤维作为锂离子电池负极材料成功实现了内部容纳电解液增加导离子率和表面增强导电子率的目的，中空纤维相互交叉搭建的3d结构增强了电极材料与集流体之间的连接，提高了材料在深度循环过程中的稳定性。
10.同时，将mof材料中的有机配体高温碳化成导电性良好的碳材料，mof衍生的碳基复合材料继承了前驱体的多孔结构并获得更大的比表面积，能够增大电解质/电极表面积，增加丰富的活性位点，提高主体电极的比容量，并缩短离子扩散路径，从而提高倍率性能，且更大的比表面积能够有效缓解电化学反应过程中的体积变化，从而确保主体材料的结构整体性，有利于增强循环稳定性，可以作为一种理想的锂离子电极材料。
11.此外，将硝酸铁填充在co-c@hgof上mof衍生的碳基复合材料的孔隙结构内，并通过高温煅烧使硝酸铁转变为氧化铁，在mof衍生的碳基复合材料和金属纳米颗，以及氧化铁的共同作用下，能够对锂离子电池充电/放电过程中产生的电磁辐射同时进行吸收损耗，阻碍表面能传递，使电磁辐射的能量转化成热能，以降低电磁辐射的能量，避免产生电磁辐射污染。
12.进一步，s1中的加入混合粉体2.8-3.5倍重量的质量分数为30％的h2o2的方法为：分3-5次滴加，每次滴加的间隔时间为3-5分钟，以充分除去过量的kmno4，同时避免h2o2过量。
13.进一步，s2中的真空烘干的条件为：干燥温度60-80℃，真空度0.09-0.1mpa，干燥时间8-12h。
14.进一步，s4中的将混合料均匀分散于co-c@hgof 10-15倍重量的质量分数为98％的浓硫酸中的过程采用超声波分散，超声波频率为32khz，分散速度为45r/s，分散时间20min。
15.进一步，还包括co-c@hgof的刻蚀：在s4制备fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备之前，先将s3制备好的co-c@hgof放置在管式炉中，通入氢气，并加热到氢气刻蚀温度进行保温，得到氢气刻蚀的co-c@hgof。利用钴的催化作用，通过氢气在高温下对mof材料中有机配体高温碳化成的碳材进行刻蚀处理，获得兼具碳和石墨烯特点的新型增强体，可以进一步增加活性位点，提高主体电极的比容量，从而提高倍率性能。
16.进一步，co-c@hgof的刻蚀过程中：氢气的流速为35ml/min，氢气刻蚀处理的温度为980℃，升温速率为1℃/min，保温时间为30min。
17.进一步，s1和s4中的浓h2so4的质量分数均为98％。
18.本发明还提供了一种如上述的制备方法制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。
19.本发明还提供了一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料在锂离子电池电极中的应用。
20.本发明的有益效果：
21.1、本发明制备的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料能够为电解液提供流动通道，成功实现了在电极内部容纳电解液，大大提高了离子传输速率，增强了电极内部和表面的电导率，增大了电解质/电极表面积，并增加了丰富的活性位点，提高了主体电极的比容量，能够有效提高锂离子电池电极的导电性和离子扩散性，从而提高倍率性能，缓解了电极在电化学反应过程中的体积变化，确保主体材料的结构整体性，增强了循环稳定性。
22.2、本发明制备的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料能够对锂离子电池充电/放电过程中产生的电磁辐射同时进行吸收损耗，阻碍表面能传递，使电磁辐射的能量转化成热能，以降低电磁辐射的能量，避免产生电磁辐射污染。
具体实施方式
23.以下将结合实施例对本发明进行详细说明：
24.实施例一
25.一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备方法，包括以下步骤：
26.s1、分别称取10g石墨粉体和10gkno3，混合均匀，加入200g浓h2so4(质量分数均98％)，并在40℃条件下搅拌5min，之后缓慢加入30gkmno4，持续在40℃下搅拌3h，加入700g去离子水，升温至60℃，保温30min后，再加入1200g去离子水，搅拌5min，加入56g质量分数为30％的h2o2(分3次滴加，每次滴加的间隔时间为3分钟)，室温下静置5h后，去除上层浓h2so4，加入1200g去离子水，再静置5h，离心分离除去上清液，即得到氧化石墨烯凝胶；
27.s2、取10gco(ch3coo)2·
4h2o溶于800g无水乙醇中，加入5g氧化石墨烯凝胶，再加入400g无水乙醇，搅拌3h得到a溶液，再称取61g2-甲基咪唑溶于1200g无水乙醇中得到b溶液，然后将b溶液加入a溶液中，室温下超声处理3h，使2d石墨烯自卷曲形成中空纳米纤维结构，堆叠成三维(3d)石墨，卷曲过程中会将部分co-mof纳米颗粒卷入到管内，另外部分锚定在中空纳米纤维的外部，然后室温下静置12h，离心分离得到固体样品，固体样品用无水乙
醇清洗2次后，60℃、0.09mpa下真空烘干8h，得到co-mof@hgof；
28.s3、将co-mof@hgof放入瓷舟中，转移到管式炉中,在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温时间0.5h，使mof材料中的有机配体高温碳化成导电性良好的碳材料，然后自然冷却，即制备得到co-c@hgof；
29.s4、取5gco-c@hgof，加入15g硝酸铁,混合均匀,然后加入50g浓h2so4(质量分数均98％)中，在频率为32khz、分散速度为45r/s的条件下超声20min，于80℃下回流3h，使硝酸铁填充在co-c@hgof上mof衍生的碳基复合材料的孔隙结构内，然后冷却，过滤除去滤液，滤渣用去离子水反复洗涤，再于100℃下充分干燥，然后在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h，使硝酸铁转变为氧化铁，即得到fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。
30.实施例二
31.一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备方法，包括以下步骤：
32.s1、分别称取10g石墨粉体和10gkno3，混合均匀，加入260g浓h2so4(质量分数均98％)，并在40℃条件下搅拌7min，之后缓慢加入32gkmno4，持续在40℃下搅拌5h，加入800g去离子水，升温至60℃，保温45min后，再加入1600g去离子水，搅拌8min，加入60g质量分数为30％的h2o2(分4次滴加，每次滴加的间隔时间为4分钟)，室温下静置10h后，去除上层浓h2so4，加入1600g去离子水，再静置6h，离心分离除去上清液，即得到氧化石墨烯凝胶；
33.s2、取10gco(ch3coo)2·
4h2o溶于900g无水乙醇中，加入5g氧化石墨烯凝胶，再加入450g无水乙醇，搅拌6h得到a溶液，再称取63g2-甲基咪唑溶于1300g无水乙醇中得到b溶液，然后将b溶液加入a溶液中，室温下超声处理4h，使2d石墨烯自卷曲形成中空纳米纤维结构，堆叠成三维(3d)石墨，卷曲过程中会将部分co-mof纳米颗粒卷入到管内，另外部分锚定在中空纳米纤维的外部，然后室温下静置24h，离心分离得到固体样品，固体样品用无水乙醇清洗3次后，70℃、0.095mpa下真空烘干9h，得到co-mof@hgof；
34.s3、将co-mof@hgof放入瓷舟中，转移到管式炉中,在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温时间1h，使mof材料中的有机配体高温碳化成导电性良好的碳材料，然后自然冷却，即制备得到co-c@hgof；
35.s4、取5gco-c@hgof，加入20g硝酸铁,混合均匀，然后加入65g浓h2so4(质量分数均98％)中，在频率为32khz、分散速度为45r/s的条件下超声20min，于80℃下回流4h，使硝酸铁填充在co-c@hgof上mof衍生的碳基复合材料的孔隙结构内，然后冷却，过滤除去滤液，滤渣用去离子水反复洗涤，再于100℃下充分干燥，然后在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h，使硝酸铁转变为氧化铁，即得到fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。
36.实施例三
37.一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备方法，包括以下步骤：
38.s1、分别称取10g石墨粉体和10gkno3，混合均匀，加入300g浓h2so4(质量分数均98％)，并在40℃条件下搅拌10min，之后缓慢加入36gkmno4，持续在40℃下搅拌6h，加入900g去离子水，升温至60℃，保温60min后，再加入2000g去离子水，搅拌10min，加入70g质量分数为30％的h2o2(分5次滴加，每次滴加的间隔时间为5分钟)，室温下静置12h后，去除上层浓h2so4，加入2000g去离子水，再静置12h，离心分离除去上清液，即得到氧化石墨烯凝胶；
39.s2、取10gco(ch3coo)2·
4h2o溶于1000g无水乙醇中，加入5g氧化石墨烯凝胶，再加入500g无水乙醇，搅拌12h得到a溶液，再称取66g2-甲基咪唑溶于1500g无水乙醇中得到b溶液，然后将b溶液加入a溶液中，室温下超声处理6h，使2d石墨烯自卷曲形成中空纳米纤维结构，堆叠成三维(3d)石墨，卷曲过程中会将部分co-mof纳米颗粒卷入到管内，另外部分锚定在中空纳米纤维的外部，然后室温下静置48h，离心分离得到固体样品，固体样品用无水乙醇清洗5次后，80℃、0.1mpa下真空烘干12h，得到co-mof@hgof；
40.s3、将co-mof@hgof放入瓷舟中，转移到管式炉中,在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温时间2h，使mof材料中的有机配体高温碳化成导电性良好的碳材料，然后自然冷却，即制备得到co-c@hgof；
41.s4、取5gco-c@hgof，加入25g硝酸铁,混合均匀得到混合料，然后将混合料加入75g浓h2so4(质量分数均98％)中，在频率为32khz、分散速度为45r/s的条件下超声20min，于80℃下回流5h，使硝酸铁填充在co-c@hgof上mof衍生的碳基复合材料的孔隙结构内，然后冷却，过滤除去滤液，滤渣用去离子水反复洗涤，再于100℃下充分干燥，然后在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h，使硝酸铁转变为氧化铁，即得到fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。
42.实施例四
43.本实施例与实施例二的区别在于：本实施例在s4制备fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备之前，先将s3制备好的co-c@hgof放置在管式炉中，以氢气的流速为35ml/min通入氢气，并以1℃/min的升温速率加热到980℃，保温30min，得到氢气刻蚀的co-c@hgof。以获得兼具碳和石墨烯特点的新型增强体，进一步增加活性位点。
44.孔结构测试：
45.取实施例一至实施例四制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材作为实验组1、实验组2、实验组3和实验组4，以及实施例二制备得到的co-c@hgof和co-mof@hgof作为对照组1和对照组2，使用比表面及孔径分析仪检测孔结构数据，测试结果如表1所示：
46.表1孔结构测试数据
[0047][0048]
由表1中测试数据可以看出：对照组2的co-mof@hgof比表面、孔径和孔体积均是最好的，其次是对照组1。虽然四组实验组的孔结构数据较两组对照组均有所下降，但整体表面积均在1000m2/g以上，孔径均在3.0nm以上，孔体积也在0.35以上。由此可见，本发明制备的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料中不仅2d石墨烯自卷曲形成中空纳米纤维结构增大了其比表面积和孔体积，而且继承了mof前驱体多孔、高比表面积的特性；因此，本发明制备的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料能够有效增大电解质/电极表面积，增加丰富的活性位点，提高主体电极的比容量，并缩短离子扩散路径，从而提高倍率性能，且更大的比表面积能够有效缓解电化学反应过程中的体积变化，从而确保主体材料的结构整体
性，有利于增强循环稳定性，可以作为一种理想的锂离子电极材料。
[0049]
电化学性能测试：
[0050]
取实施例一制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料，与乙炔黑(导电剂)和聚偏二氟乙烯(pvdf，黏结剂)按7∶2:1的质量比混合，充分研磨；将研磨好的混合物分散在适量的n-甲基吡咯烷酮溶剂中，磁力搅拌6h；将搅拌均匀的浆料均匀涂布在铜箔上，转移至110℃真空干燥箱中，12h后取出，裁成直径为12mm的极片(每片负载量为2mg)作为正极，使用cr2032型扣式电池，纯锂片作负极，pe作隔膜，1.0mol/l lipf6+碳酸乙酯/碳酸二甲酯(ec/dmc，体积比1∶1)作电解液，在充满氩气的手套箱里组装成型，命名为实验组1。另取实施例二、实施例三和实施例四制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料，分别按上述方法制作电极和组装成型，分别命名为实验组2、实验组3和实验组4。再取实施例二制备得到的co-c@hgof和co-mof@hgof，分别按上述方法制作电极和组装成型，分别命名为对照组1和对照组2。
[0051]
使用电池测试系统(land ct2001a)进行充放电测试，测试的电压范围为0.01-3v(vs.li/li+)，循环性能测试的电流密度为100ma/g，倍率性能测试的电流密度为100、200、400、600、800和1000ma/g，并使用电化学工作站测量cr2032型扣式电池的电化学阻抗(频率范围为10
5-10-2
hz)，测试结果如表2、表3、表4所示：
[0052]
表2100ma/g电流密度下的循环性能测试数据
[0053][0054][0055]
由表2中测试数据可以看出：实验组1至实验组4的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的初始电容量均可达到970ma
·
h/g以上，经历了200次循环容量几乎没有衰减，库伦效率保持在99％以上；其中，实验组4通过氢气刻蚀co-c@hgof，获得兼具碳和石墨烯特点的新型增强体，进一步增加了活性位点，其性能也达到最优。对照组1的co-c@hgof初始电容量即可达到882ma
·
h/g，经过200次循环容量依然保持在863ma
·
h/g，但有少量衰减，库伦效率可以达到95％以上；而对照组2的co-mof@hgof初始电容量为765ma
·
h/g，经过200次循环容量降至683ma
·
h/g，衰减严重，库伦效率也不足90％。由此可见，本发明制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料循环稳定性非常出色，完全可作为锂离子电池的负极材料。
[0056]
表3不同电流密度下的倍率性能测试数据(第10次循环容量)
[0057][0058]
由表3中测试数据可以看出：实验组1至实验组4的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材的容量在不断增加的电流密度下，经历了第10次循环容量并没有太大的变化，表明fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材具有优异的倍率性能；其中，实验组4通过氢气刻蚀co-c@hgof，获得兼具碳和石墨烯特点的新型增强体，进一步增加活性位点，其倍率性能也达到最优。且对照组1的co-c@hgof在不断增加的电流密度下，经历了第10次循环容量也没有太大的变化，说明本发明制备的过程产物co-c@hgof同样具有优异的倍率性能。但对照组2的co-mof@hgof在不断增加的电流密度下，经历了第10次循环容量变化较大，说明co-mof@hgof的倍率性能较差。
[0059]
表4电化学阻抗谱(eis)测试数据
[0060][0061]
由表4中测试数据可以看出：实验组1至实验组4的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料制作电极，使用电化学工作站分别测量四组cr2032型扣式电池的电化学阻抗谱(频率范围为10
5-10-2
hz)，四组cr2032型扣式电池的溶液电阻均在3-4ω，表明电解液与材料的接触非常好，中空内部可以作为电解液的运输管道，极大提高了离子的传输速率；且电荷转移电阻均在100ω以下，说明实验组1至实验组4的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的导电性均非常优秀。而对照组1的溶液电阻达到7ω、电荷转移电阻达到120ω，对照组2的溶液电阻达到12ω、电荷转移电阻达到150ω，说明对照组电解液与材料的接触相对实验组较差，导电性也没有实验组优秀。
[0062]
吸波性能测试：
[0063]
取实施例一制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料，与乙炔黑(导电剂)和聚偏二氟乙烯(pvdf，黏结剂)按7∶2:1的质量比混合，充分研磨；将研磨好的混合物分散在适量的n-甲基吡咯烷酮溶剂中，磁力搅拌6h；将搅拌均匀的浆料均匀涂布在铜箔上，涂层厚度2mm，转移至110℃真空干燥箱中，12h后取出，裁成直径为3mm的圆片，双面覆pet薄膜，命名为实验组1。另取实施例二、实施例三和实施例四制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料，分别按上述方法制作，分别命名为实验组2、实验组3和实验组4。再取实
施例二制备得到的co-c@hgof和co-mof@hgof，分别按上述方法制作，分别命名为对照组1和对照组2。然后经过矢量网络分析仪分别测试其吸波性能，测试结果如表5所示：
[0064]
表5吸波性能测试数据
[0065][0066]
由表5中测试数据可以看出：实验组1至实验组4的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料在2mm的厚度下，其最低反射损耗均达到60db左右，且有效吸收带宽可达到5hz以上，均具有非常具有良好的微波吸收损耗能力。而对照组1的co-c@hgof和对照组2的co-mof@hgof在2mm的厚度下的最低反射损耗均在15db以下，且有效吸收带宽均低于1.5hz，可见对照组co-c@hgof和co-mof@hgof的微波吸收损耗能力相对一般。因此，本发明制备的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料能够对锂离子电池充电/放电过程中产生的电磁辐射同时进行吸收损耗，阻碍表面能传递，使电磁辐射的能量转化成热能，以降低电磁辐射的能量。
[0067]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术部分为公知技术。

技术特征：
1.一种fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：s1、氧化石墨烯凝胶的制备：按1:1的质量比分别称取石墨粉体和kno3，混合均匀得到混合粉体，加入混合粉体10-15倍重量的浓h2so4，并在40℃条件下搅拌5-10min，之后缓慢加入混合粉体1.5-1.8倍重量的kmno4，持续在40℃下搅拌3-6h，加入混合粉体35-45倍重量的去离子水，升温至60℃，保温30-60min后，再加入混合粉体60-100倍重量的去离子水，搅拌5-10min，加入混合粉体2.8-3.5倍重量的质量分数为30％的h2o2，室温下静置5-12h后，去除上层浓h2so4，加入混合粉体60-100倍重量的去离子水，再静置5-12h，离心分离除去上清液，即得到氧化石墨烯凝胶；s2、co-mof@hgof的制备：取co(ch3coo)2·
4h2o溶于80-100倍重量的无水乙醇中，加入co(ch3coo)2·
4h2o0.5倍重量的s1中制备得到的氧化石墨烯凝胶，再加入co(ch3coo)2·
4h2o40-50倍重量的无水乙醇，搅拌3-12h得到a溶液，再称取co(ch3coo)2·
4h2o6.1-6.6倍重量的2-甲基咪唑溶于co(ch3coo)2·
4h2o120-150倍重量的无水乙醇中得到b溶液，然后将b溶液加入a溶液中，室温下超声处理3-6h后，室温下静置12-48h，离心分离得到固体样品，固体样品用无水乙醇清洗2-5次后，真空烘干，得到co-mof@hgof；s3、co-c@hgof的制备：将s2中制备得到的co-mof@hgof放入瓷舟中，转移到管式炉中,在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温时间0.5h-2h，自然冷却，即制备得到co-c@hgof；s4、fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备：取s3中得到的co-c@hgof，加入co-c@hgof3-5倍重量的硝酸铁,混合均匀得到混合料，然后将混合料均匀分散于co-c@hgof10-15倍重量的浓h2so4中，于80℃下回流3-5h，然后冷却，过滤除去滤液，滤渣用去离子水反复洗涤，然后于100℃下充分干燥，在氩气的保护下，以3℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h，即得到fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中所述的加入混合粉体2.8-3.5倍重量的质量分数为30％的h2o2的方法为：分3-5次滴加，每次滴加的间隔时间为3-5分钟。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，s2中所述的真空烘干的条件为：干燥温度60-80℃，真空度0.09-0.1mpa，干燥时间8-12h。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，s4中所述的将混合料均匀分散于co-c@hgof10-15倍重量的质量分数为98％的浓硫酸中的过程采用超声波分散，超声波频率为32khz，分散速度为45r/s，分散时间20min。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括co-c@hgof的刻蚀：在s4制备fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料的制备之前，先将s3制备好的co-c@hgof放置在管式炉中，通入氢气，并加热到氢气刻蚀温度进行保温，得到氢气刻蚀的co-c@hgof。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，co-c@hgof的刻蚀过程中：氢气的流速为35ml/min，氢气刻蚀处理的温度为980℃，升温速率为1℃/min，保温时间为30min。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，s1和s4中所述的浓h2so4的质量分数均为98％。8.如权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备得到的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料。
9.如权利要求8所述的fe2o3@co-c@hgof纳米纤维电极复合材料在锂离子电池电极中的应用。

技术总结
本发明公开了一种Fe2O3@Co-C@HGOF纳米纤维电极复合材料及其制备方法与应用，涉及电极材料制备技术领域，包括氧化石墨烯凝胶的制备、Co-MOF@HGOF的制备、Co-C@HGOF的制备和Fe2O3@Co-C@HGOF纳米纤维电极复合材料的制备步骤。本发明制备的Fe2O3@Co-C@HGOF纳米纤维电极复合材料能够为电解液提供流动通道，成功实现了在电极内部容纳电解液，大大提高了离子传输速率，增强了电极内部和表面的电导率，增大了电解质/电极表面积，并增加了丰富的活性位点，提高了主体电极的比容量，能够有效提高锂离子电池电极的导电性和离子扩散性，从而提高倍率性能，缓解了电极在电化学反应过程中的体积变化，确保主体材料的结构整体性，增强了循环稳定性。循环稳定性。


技术研发人员：彭春燕 向树花
受保护的技术使用者：科溢书忱（重庆）科技服务有限公司
技术研发日：2023.04.29
技术公布日：2023/8/9