一种双金属铌氧化物及其碳复合材料、制备方法与应用

摘要

本发明公开一种双金属铌氧化物及其碳复合材料、制备方法与应用，所述方法包括：（1）以铌基MXene材料为铌源，将其和另一种含有金属源的醇溶液加入脲的醇溶液中，得前驱体溶液，备用；所述金属源选自Co、Mn、Mg、Sn元素中的任意一种。（2）将所述前驱体溶液进行溶剂热反应，分离出反应液中的固体产物，洗涤并干燥，得前驱体。（3）将所述前驱体在空气中煅烧，即得双金属铌氧化物；或者将所述前驱体在隔氧条件下煅烧，即得双金属铌氧化物复合碳材料。本发明制备的这种材料作为电池负极材料时具有高比容量，而且具有稳固晶体结构，可有效避免因结构坍塌而造成的容量迅速衰减等问题。

权利要求

1.一种双金属铌氧化物复合碳材料，其结构为MXene材料具有的手风琴形态的片层状结构，该结构的片层是包括双金属氧化物MNb2O6和无定形碳形成的复合材料；其中：所述MNb2O6中的M选自Mn、Co、Mg、Sn元素中的任意一种，所述MNb2O6为铌铁矿结构。

2.权利要求1所述的双金属铌氧化物复合碳材料的制备方法，其特征在于，包括：（1）以铌基MXene材料为铌源，将其和另一种含有金属源的醇溶液加入脲的醇溶液中，得前驱体溶液，备用；所述金属源提供的金属元素M选自Co、Mn、Mg、Sn元素中的任意一种；

（2）将所述前驱体溶液进行溶剂热反应，分离出反应液中的固体产物，洗涤并干燥，得前驱体，备用；

（3）将所述前驱体在隔氧条件下煅烧，即得双金属铌氧化物复合碳材料；

步骤（1）中，所述前驱体溶液中，铌源、金属源分别提供的铌元素、金属元素M的摩尔比为2:1；

步骤（2）中，所述溶剂热反应的温度为150 180℃之间，反应时间为12 18h；

~ ~

步骤（3）中，所述煅烧温度为700 900℃，所述煅烧时间为4 6h。

~ ~

3.一种双金属铌氧化物MNb2O6的制备方法，其特征在于，包括：（1）以铌基MXene材料为铌源，将其和另一种含有金属源的醇溶液加入脲的醇溶液中，得前驱体溶液，备用；所述金属源提供的金属元素M选自Co、Mn、Mg、Sn元素中的任意一种；

（2）将所述前驱体溶液进行溶剂热反应，分离出反应液中的固体产物，洗涤并干燥，得前驱体，备用；

（3）将所述前驱体在空气中煅烧，即得双金属铌氧化物MNb2O6，其结构为MXene材料具有的手风琴形态的片层状结构，该结构的片层成分为铌铁矿结构的双金属氧化物MNb2O6，该MNb2O6中的M选自Mn、Co、Mg、Sn元素中的任意一种；

步骤（1）中，所述前驱体溶液中，铌源、金属源分别提供的铌元素、金属元素M的摩尔比为2:1；

步骤（2）中，所述溶剂热反应的温度为150 180℃之间，反应时间为12 18h；

~ ~

步骤（3）中，所述煅烧温度为700 900℃，所述煅烧时间为4 6h。

~ ~

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铌源的分子式为Nb2CTx。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述T为表面基团，其包括‑OH、‑O、‑F、‑Cl中的至少一种。

6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述金属源选自Co、Mn、Mg或Sn元素的水溶性盐。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性盐为盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐中的至少一种。

8.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述脲的醇溶液为脲和乙醇按照1 2g：40mL的比例形成的混合液。

~

9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中铌源和金属源的总浓度为0.02 0.06mol/L。

~

10.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，通过过滤或离心的方式分离出反应液中的固体产物，然后用乙醇、去离子水依次洗涤后，在50 80℃下烘干10~ ~

24h，即得前驱体。

11.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述隔氧条件由惰性气体或氮气作为保护气提供隔氧的反应环境。

12.权利要求1所述的双金属铌氧化物复合碳材料或者权利要求2‑11任一项所述的方法制备的双金属铌氧化物或者其复合碳材料在储能部件中的应用。

13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，将所述双金属铌氧化物或者其复合碳材料作为锂电池的负极材料。

说明书

一种双金属铌氧化物及其碳复合材料、制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及电池材料制备技术领域，具体涉及一种双金属铌氧化物及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 公开该背景技术部分的信息旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

[0003] 锂离子电池自上个世纪诞生以来，经过无数科学家的努力，成为目前技术最为成熟，应用最广泛的高能电池体系。锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆性等优点，在3C产品（计算机类、通信类和消费类电子产品）和电动汽车领域得到广泛的应用。目前商业化的锂离子电池多用石墨负极材料，但石墨材料存在比容量低，结构稳定性差，充放电平台过低等问题，并不是最为理想的负极材料。在目前所研究的各类锂离子电池负极材料之中，铌基氧化物凭借其较高的可逆容量及极小的体积膨胀（3‑5%），和高工作电压等优点，受到了广大科研工作者的关注。然而，目前常见的铌基氧化物负极材料的比容量较低，并且在大电流下存在因结构坍塌而造成的容量迅速衰减等问题，严重阻碍了其实际应用。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双金属铌氧化物及其制备方法与应用。这种材料作为电池负极材料时具有高比容量，而且具有稳固晶体结构，可有效避免因结构坍塌而造成的容量迅速衰减等问题。为实现上述目的，本发明公开如下技术方案：

[0005] 在本发明的第一方面，提供一种双金属铌氧化物，其结构为MXene材料具有的手风琴形态的片层状结构，该结构的片层成分为铌铁矿结构的双金属氧化物MNb2O6，其中：所述MNb2O6中的M选自Mn、Co、Mg、Sn元素中的任意一种。

[0006] 在本发明的第二方面，提供一种双金属铌氧化物复合碳材料，其结构为MXene材料具有的手风琴形态的片层状结构，该结构的片层是包括双金属氧化物MNb2O6和无定形碳形成的复合材料。其中：所述MNb2O6中的M选自Mn、Co、Mg、Sn元素中的任意一种，所述MNb2O6为铌铁矿结构。

[0007] 在本发明的第三方面，提供一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0008] （1）以铌基MXene材料为铌源，将其和另一种含有金属源的醇溶液加入脲的醇溶液中，得前驱体溶液，备用；所述金属源选自Co、Mn、Mg、Sn元素中的任意一种。

[0009] （2）将所述前驱体溶液进行溶剂热反应，分离出反应液中的固体产物，洗涤并干燥，得前驱体，备用。

[0010] （3）将所述前驱体在空气中煅烧，即得。

[0011] 在本发明的第四方面，提供一种双金属铌氧化物复合碳材料的制备方法，包括如下步骤：

[0012] （i）以铌基MXene材料为铌源，将其和另一种含有金属源的醇溶液加入脲的醇溶液中，得前驱体溶液，备用；所述金属源选自Co、Mn、Mg、Sn元素中的任意一种。

[0013] （ii）将所述前驱体溶液进行溶剂热反应，分离出反应液中的固体产物，洗涤并干燥，得前驱体，备用。

[0014] （iii）将所述前驱体在隔氧条件下煅烧，即得。

[0015] 进一步地，步骤（1）和（i）中，所述铌源的分子式为Nb2CTx，其中，其中T为表面基团，通常包括：‑OH、‑O、‑F、‑Cl等。

[0016] 进一步地，步骤（1）和（i）中，所述金属源选自Co、Mn、Mg或Sn元素的水溶性盐；例如盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐等中的至少一种。

[0017] 进一步地，步骤（1）和（i）中，所述脲的醇溶液为脲和乙醇按照1 2 g：40mL的比例~形成的混合液，铌基MXene材料在乙醇溶液中的分散性更好。

[0018] 进一步地，步骤（1）和（i）中，所述前驱体溶液中，铌源、金属源提供的铌元素、金属元素的摩尔比为2:1。需要说明的是，在本发明中由于要制备的双金属氧化物MNb2O6必须是纯相，而不是铌氧化物和金属氧化物的混合物，因此，所述铌元素（Nb）、金属元素（M）之间比例应按照MNb2O6中原子个数比设置，以保证得到的是纯相，而不是混合物。

[0019] 可选地，所述前驱体溶液中铌源和金属源的总浓度为0.02 0.06mol/L。~

[0020] 进一步地，步骤（2）和（ii）中，所述溶剂热反应的温度控制在150 180℃之间较佳，~反应时间控制在12 18h之间较佳。通过溶剂热反应，可使铌基MXene表面更多的活性位点暴~
露出来，与溶液中另一种金属元素相结合。并且，因为乙醇具有弱还原性，所以不会把Nb2CTx中的碳氧化，使其得以保留，并在高温下转化成无定形碳。

[0021] 进一步地，步骤（2）和（ii）中，通过过滤、离心等方式分离出反应液中的固体产物，然后用乙醇、去离子水依次洗涤后，在50 80℃下烘干10 24h，即得前驱体。~ ~

[0022] 进一步地，步骤（3）和（iii）中，所述煅烧温度控制在700 900℃之间为宜，所述煅~烧时间控制在4 6h之间为宜。需要说明的是，所述煅烧温度和时间会对产物的物相造成影~
响，例如，温度过低时会产生双金属元素各自的氧化物以及其他杂相的混合物。

[0023] 进一步地，步骤（ii）中，所述隔氧条件由惰性气体或氮气作为保护气提供隔氧的反应环境，以保留前驱体中碳质，得到含有碳质的MNb2O6复合材料。

[0024] 在本发明的第四方面，提供所述双金属铌氧化物复合碳材料在储能部件中的应用，优选作为锂电池的负极材料，其能够提升负极材料的电导率，并大幅度提高电池的比容量。

[0025] 相较于现有技术，本发明具有以下有益而独特的效果：

[0026] （1）本发明的双金属铌氧化物及其碳复合材料保留了MXene独特的结构优势，其可以提供稳固的骨架结构，不仅能够提供锂离子快速脱嵌通道，实现锂离子的快速迁移，而且这种稳固的骨架结构有助于避免因结构坍塌而造成的容量迅速衰减等问题。此外，双金属铌氧化物的铌铁矿结构是由角和边共享八面体组成的块构成。八面体之间的边缘共享在充电/放电过程中极大地稳定了结构。另外，因双金属铌氧化物中另一种金属元素不同，八面体排列方面有一定的差别，因此不同组分的铌基氧化物之间也有一定的不同，但是都属于八面体组成的平面层状结构。这种铌铁矿结构为锂离子的扩散提供了宽阔的通道，而且材料的热力学稳定性也得到了提高，还有利于维持材料脱嵌锂过程中的结构稳定，使材料具有较好的循环性能。

[0027] （2）在本发明制备的双金属铌氧化物及其碳复合材料中，双金属元素的协同作用有效提升了材料的电导率，并大幅度提高电池的比容量，其原因在于：而对于Mn、Co、Sn而言，它们在双金属铌氧化物中皆以+2价态存在，外层皆有孤电子或孤电子对存在，这将有益于提升材料的导电性能，进一步有利于其电化学性能。经过试验确定Mn、Co、Mg、Sn可实现上述目的，可以成功合成纯相双金属铌氧化物。

[0028] （3）在本发明制备的双金属铌氧化物及其碳复合材料中，引入额外的金属元素，对于Mg、Mn、Co、Sn而言，它们的原子半径都比Nb原子小，锂离子将优先从NbO6八面体沿较大尺寸的隧道嵌入，而较小的上述元素单元可以作为锚点在缓解循环过程中的体积变化方面发挥重要作用，这将更加有利其在连续充放电过程中的结构稳定性。

[0029] （4）传统的铌基氧化物和钛酸锂材料的脱嵌锂电位普遍在1.2 1.6V（vs Li+/Li），~高的脱嵌锂电位虽然避免了锂枝晶的形成，提高了安全性，但是在与正极材料匹配应用的时候却限制了高电压的输出。而本发明的双金属铌氧化物及其碳复合材料脱嵌锂电位大部+
分在0.5V（vs Li/Li）附近，该电位既可以避免生成锂枝晶带来安全问题，又可以很好地与正极匹配输出较高的电压和能量密度。

[0030] （5）铌基氧化物作为锂离子电池的负极材料，具有比容量高，倍率性能好等特点，但是导电性差也是其固有的缺陷。在本发明中，通过简单的溶剂热及后续退火处理，保留了铌基MXene中碳，无需另外的碳包覆工序，使其在后续处理中以无定形碳存在材料中。无定形碳导电性能优异，可以显著改善氧化物电极材料导电性差的缺陷，进一步有利于其电化学性能。

[0031] 综上，得益于双金属氧化物中不同金属之间的协同作用以及铌铁矿结构的稳定性，本发明的双金属铌氧化物及其碳复合材料作为锂电池负极材料时具有出色的高可逆容量和优异的循环稳定性。

附图说明

[0032] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

[0033] 图1是第一实施例制备的多层铌基MXene（m‑Nb2CTx）的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0034] 图2是第二实施例制备的MnNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0035] 图3是第三实施例制备的SnNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0036] 图4是第四实施例制备的MgNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0037] 图5是第五实施例制备的CoNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0038] 图6是第一对比例制备的铌氧混合物的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0039] 图7是第二对比例制备的锰铌氧混合物的XRD图谱（a）和SEM图像（b）。

[0040] 图8是采用第四实施例所制备的MgNb2O6作为锂离子电池负极材料的电化学性能图‑1（电流密度1A g ）。

[0041] 图9是分别采用第四、第五实施例与第一、第二对比例制备的负极材料制作的锂离‑1子纽扣半电池的循环性能对比图（电流密度100mAg ）。
具体实施例

[0042] 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。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。

[0043] 除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本发明中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。现根据说明书附图和具体实施例对本发明进一步说明。

[0044] 第一实施例

[0045] 一种多层铌基MXene（m‑Nb2CTx）的制备方法，包括如下步骤：

[0046] （1）取10mL去离子水，将其与30mL 12M的HCl混合，磁力搅拌30 min形成均一盐酸溶液，在该溶液中加入3g氟化锂（LiF）和2 g Nb2AlC，磁力搅拌30 min完全溶解，得到混合溶液。

[0047] （2）将步骤（1）得到的混合溶液置于泰勒反应釜中，在180℃下水热反应48h，以便于对Nb2AlC进行刻蚀。

[0048] （3）将步骤（2）刻蚀完的混合溶液离心，将分离出的固体产物加入去离子水中反复清洗，直到上层清液pH达到6以上。倒掉上层清液，取下层沉淀干燥，得到多层铌基MXene：m‑Nb2CTx，备用。另外，所述m‑Nb2CTx也可以直接采用市售的成品。

[0049] 第二实施例

[0050] 一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0051] （1）将1.0g脲加入40mL无水乙醇中，磁力搅拌至脲完全溶解，得到脲的醇溶液。

[0052] （2）取0.0004mol的第一实施例制备的m‑Nb2CTx和0.0004mol的MnCl2•4H2O固体，将其加入到步骤（1）制备的脲的醇溶液中，先用磁力搅拌器搅拌1h，再超声30min，使m‑Nb2CTx和MnCl2•4H2O完全溶解，得前驱体溶液。

[0053] （3）将步骤（2）中得到的前驱体溶液置于泰勒反应釜中进行溶剂热反应，反应的温度为160℃，反应时间为18h，结束后将得到的反应液置于离心机中离心分离出固体产物。

[0054] （4）将所述固体产物依次用去离子水和乙醇反复洗涤数次，然后在50℃的烘箱中烘干10h，得到前驱体，备用。

[0055] （5）将所述前驱体置于管式炉中，并在氮气气氛条件下煅烧，所述煅烧温度为900℃，时间为5小时，升温速率为5℃/min，煅烧完成后自然冷却至室温，即得双金属铌氧化物复合碳材料：MnNb2O6@C。

[0056] 第三实施例

[0057] 一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0058] （1）将1.5g脲加入40mL无水乙醇中，磁力搅拌至脲完全溶解，得到脲的醇溶液。

[0059] （2）取0.0012mol的第一实施例制备的m‑Nb2CTx和0.0012mol的SnCl2固体，将其加入到步骤（1）制备的脲的醇溶液中，先用磁力搅拌器搅拌1h，再超声30min，使m‑Nb2CTx和SnCl2完全溶解，得前驱体溶液。

[0060] （3）将步骤（2）中得到的前驱体溶液置于泰勒反应釜中进行溶剂热反应，反应的温度为180℃，反应时间为12h，结束后将得到的反应液置于离心机中离心分离出固体产物。

[0061] （4）将所述固体产物依次用去离子水和乙醇反复洗涤数次，然后在80℃的烘箱中烘干10h，得到前驱体，备用。

[0062] （5）将所述前驱体置于管式炉中，并在氮气气氛条件下煅烧，所述煅烧温度为700℃，时间为4小时，升温速率为4℃/min，煅烧完成后自然冷却至室温，即得双金属铌氧化物复合碳材料：SnNb2O6@C。

[0063] 第四实施例

[0064] 一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0065] （1）将2.0g脲加入40mL无水乙醇中，磁力搅拌至脲完全溶解，得到脲的醇溶液。

[0066] （2）取0.0004mol的第一实施例制备的m‑Nb2CTx和0.0004mol的MgCl2固体，将其加入到步骤（1）制备的脲的醇溶液中，先用磁力搅拌器搅拌1h，再超声30min，使m‑Nb2CTx和MgCl2完全溶解，得前驱体溶液。

[0067] （3）将步骤（2）中得到的前驱体溶液置于泰勒反应釜中进行溶剂热反应，反应的温度为180℃，反应时间为16h，结束后将得到的反应液置于离心机中离心分离出固体产物。

[0068] （4）将所述固体产物依次用去离子水和乙醇反复洗涤数次，然后在80℃的烘箱中烘干16h，得到前驱体，备用。

[0069] （5）将所述前驱体置于管式炉中，并在氮气气氛条件下煅烧，所述煅烧温度为800℃，时间为5小时，升温速率为5℃/min，煅烧完成后自然冷却至室温，即得双金属铌氧化物复合碳材料：MgNb2O6@C。

[0070] 第五实施例

[0071] 一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0072] （1）将1.5g脲加入40mL无水乙醇中，磁力搅拌至脲完全溶解，得到脲的醇溶液。

[0073] （2）取0.0008mol的第一实施例制备的m‑Nb2CTx和0.0008mol的CoCl2固体，将其加入到步骤（1）制备的脲的醇溶液中，先用磁力搅拌器搅拌1h，再超声30min，使m‑Nb2CTx和CoCl2完全溶解，得前驱体溶液。

[0074] （3）将步骤（2）中得到的前驱体溶液置于泰勒反应釜中进行溶剂热反应，反应的温度为150℃，反应时间为16h，结束后将得到的反应液置于离心机中离心分离出固体产物。

[0075] （4）将所述固体产物依次用去离子水和乙醇反复洗涤数次，然后在50℃的烘箱中烘干24h，得到前驱体，备用。

[0076] （5）将所述前驱体置于管式炉中，并在氮气气氛条件下煅烧，所述煅烧温度为700℃，时间为6小时，升温速率为3℃/min，煅烧完成后自然冷却至室温，即得双金属铌氧化物复合碳材料：CoNb2O6@C。

[0077] 第一对比例

[0078] 一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0079] （1）将1.5g脲加入40mL无水乙醇中，磁力搅拌至脲完全溶解，得到脲的醇溶液。

[0080] （2）取0.0004mol的第一实施例制备的m‑Nb2CTx，将其加入到步骤（1）制备的脲的醇溶液中，先用磁力搅拌器搅拌1h，再超声30min，使m‑Nb2CTx完全溶解，得前驱体溶液。

[0081] （3）将步骤（2）中得到的前驱体溶液置于泰勒反应釜中进行溶剂热反应，反应的温度为180℃，反应时间为16h，结束后将得到的反应液置于离心机中离心分离出固体产物。

[0082] （4）将所述固体产物依次用去离子水和乙醇反复洗涤数次，然后在80℃的烘箱中烘干16h，得到前驱体，备用。

[0083] （5）将所述前驱体置于管式炉中，并在氮气气氛条件下煅烧，所述煅烧温度为800℃，时间为5小时，升温速率为5℃/min，煅烧完成后自然冷却至室温，即得

[0084] 第二对比例

[0085] 一种双金属铌氧化物的制备方法，包括如下步骤：

[0086] （1）将1.5g脲加入40mL无水乙醇中，磁力搅拌至脲完全溶解，得到脲的醇溶液。

[0087] （2）取0.0012mol的第一实施例制备的m‑Nb2CTx和0.0012mol的MnCl2•4H2O固体，将其加入到步骤（1）制备的脲的醇溶液中，先用磁力搅拌器搅拌1h，再超声30min，使m‑Nb2CTx和MnCl2•4H2O完全溶解，得前驱体溶液。

[0088] （3）将步骤（2）中得到的前驱体溶液置于泰勒反应釜中进行溶剂热反应，反应的温度为180℃，反应时间为14h，结束后将得到的反应液置于离心机中离心分离出固体产物。

[0089] （4）将所述固体产物依次用去离子水和乙醇反复洗涤数次，然后在80℃的烘箱中烘干24h，得到前驱体，备用。

[0090] （5）将所述前驱体置于管式炉中，并在氮气气氛条件下煅烧，所述煅烧温度为500℃，时间为5小时，升温速率为3℃/min，煅烧完成后自然冷却至室温，即得双金属铌氧化物复合碳材料：MnNb2O6@C。

[0091] 性能测试：

[0092] 1、对各实施例和对比例制备的最终产物进行XRD测试，并在扫描电镜下进行观察，结果如下：

[0093] 图1是第一实施例制备的多层铌基MXene（Nb2CTx）的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：多层铌基MXene制备成功，具有MXene特有的手风琴结构。

[0094] 图2是第二实施例制备的MnNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：与标准pdf卡片对比，可证明MnNb2O6@C制备成功，并且保留了MXene的二维手风琴状结构。

[0095] 图3是第三实施例制备的SnNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：与标准pdf卡片对比，可证明SnNb2O6@C制备成功，并且保留了MXene的二维手风琴状结构。

[0096] 图4是第四实施例制备的MgNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：与标准pdf卡片对比，可证明MgNb2O6@C制备成功，并且保留了MXene的二维手风琴状结构。

[0097] 图5是第五实施例制备的CoNb2O6@C的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：与标准pdf卡片对比，可证明CoNb2O6@C制备成功，并且保留了MXene的二维手风琴状结构。。

[0098] 图6是第一对比例制备的铌氧混合物的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：样品并非纯相，主要是Nb2O5，还有一些其他铌氧化合物杂质，但MXene手风琴状结构得到保留。

[0099] 图7是第二对比例制备的锰铌氧混合物的XRD图谱（a）和SEM图像（b），从图中可以看出：样品并非纯相，主要是Nb2O5，和MnO2，以及其他铌氧化合物和锰氧化合物杂质。但MXene手风琴状结构得到保留。由此也可以证明，在本专利中要求的煅烧温度范围外，如在低温下煅烧，无法得到纯相双金属铌氧化物。

[0100] 2、锂离子电池的组装及测试：使用扣式半电池进行电化学测试。为了制备工作电极，将质量比为7:2:1的活性材料、乙炔黑和羧甲基纤维素钠（CMC）混合在去离子水中制备成均匀浆料。然后将所得浆料涂布到铜箔上，并在110℃下真空干燥11小时。半电池使用锂金属作为对电极，然后在氩气氛围手套箱进行电池组装。

[0101] 在本发明中将第四实施例所制备的MgNb2O6@C，第五实施例所制备手风琴状CoNb2O6@C，第一对比例制备的铌氧混合物和第二对比例制备的锰铌氧混合物分别作为活性材料进行锂离子电池负极电化学性能测试。

[0102] 将第四实施例、第五实施例、第一对比例、第二对比例步骤（5）制备的终产物作为活性材料，进行了性能测试（如图8和图9）。其中：

[0103] 图8测试所用电流密度为1 A g‑1， 可以看出：在大电流下，第四实施例所制备的‑1MgNb2O6@C作为负极材料时，循环500圈后依旧可以保持130 mAh g 的大容量，大电流循环性能十分优异。

[0104] 图9测试所用电流密度为100 mA g‑1，可以清晰看出：第四实施例、第五实施例所制备的双金属铌氧化物复合碳材料比第一对比例、第对比例所制备的铌氧混合物和锰铌氧混合物（氧化锰和氧化铌的混合物）作为锂离子电池负极材料时，拥有更高的比容量和更稳定的循环性能，这体现了双金属铌氧化物复合碳材料稳定的结构和优异的电化学性能。

[0105] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。