CN105161689A - 一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及应用 - Google Patents

一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及应用。聚吡咯、多壁纳米碳管、单质硫混合均匀，形成均一的复合材料。选用多壁纳米碳管、对甲基苯磺酸钠、吡咯、单质硫和三氯化铁，化学氧化聚合反应、熔融扩散后，经真空干燥得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。该法不仅可以制得电化学性能优秀的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料，而且合成方法简单、能耗低、可控性好、产率高和成本低廉，适合于规模化生产。本发明还公开了所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的应用，用于锂硫电池的正极材料，具有放电比容量高、循环性能稳定的特点。

Description

一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及锂硫电池电极材料的制备领域，尤其涉及一种采用化学氧化聚合和熔融扩散法制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及其用途，属于先进纳米复合材料制备工艺技术领域。
背景技术
自日本索尼公司二十世纪九十年代把锂离子电池商品化以来，锂离子电池由于工作电压高、重量轻、比能量大、自放电小、循环寿命长等优点，成为移动电话、笔记本电脑、数码相机、摄像机、电动汽车、混合动力汽车及便携式各种仪器设备的理想电源。在锂离子电池中，属于储锂材料的正极材料和负极材料作为电池主要的组成部分对其电化学性能起着决定性的作用。
单质硫由于高的理论比容量1675毫安时每克、高的理论能量密度2600瓦时每千克、价格低廉、原材料丰富、环境友好等特点受到了人们广泛的关注，是一种大有前途的锂硫电池正极材料。但是锂硫电池还存在着许多严重问题严重制约着它的商业化应用，主要有：⑴单质硫的电绝缘性(室温下电导率仅5×10-30西门子每厘米)；⑵电化学反应中间产物多硫化物的溶解、扩散至锂负极并与之发生反应，即“穿梭效应”，引起活性物质硫的不可逆损失，导致较低的库伦效率和可逆容量；⑶充放电过程中存在着巨大的体积变化(80％)，引起活性物质硫的脱落和粉化。这些问题综合导致锂硫电池循环性能的迅速下降。
为了克服上述缺点，可从三个方面着手进行：⑴使用各种碳材料包括多壁纳米碳管和导电聚合物，增加复合材料的导电性；⑵优化电解质体系；⑶使用多孔氧化物。如在现有技术““SynthesisandelectrochemicalperformanceofTiO2-sulfurcompositecathodematerialsforlithium-sulfurbatteries”，QiangLietal.,JSolidStateElectrochem.17(2013)2959-2965”中提到“通过二氧化钛的吸附作用限制多硫化物的溶解，从而改善锂硫电池的循环性能”。聚吡咯是一种典型的导电高分子功能材料,具有环境稳定性好、电导率高且变化范围大、高吸附能力进而阻止多硫化物的溶解、容易合成等优点，因其独特的性能而广泛应用在电化学、电极材料、光学、生物技术以及导电材料等方面，引起了人们广泛的关注，是目前材料学的热门话题。如在现有技术““Preparationandcharacterizationofsulfur-polypyrrolecompositeswithcontrolledmorphologyashighcapacitycathodeforlithiumbatteries”,XiaoLiangetal.,SolidStateIonics192(2011)347-350”、公开号为CN103515595A的中国专利中提到“由于聚吡咯对多硫化物溶解的阻止使得锂硫电池的电化学性能得到了显著提高”。纳米碳管具有优良的力学性能和导电性，将其加入电极材料中能够形成有效的导电网络，从而提高充放电性能与能量密度。目前，解决锂硫电池循环稳定性是需要解决的技术难题，本发明针对这一问题，提出利用聚吡咯和多壁纳米碳管的协同效应来提高锂硫电池的循环稳定性和放电比容量。聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料可用于锂硫电池的正极材料，具有放电比容量高、循环性能稳定、无记忆效应、无污染、自放电率低的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及其用途，合成方法简单、能耗低、可控性好、产率高和成本低廉、制备的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料电化学性能优良，其放电比容量在50次循环后可达到752毫安时每克，单次循环的容量衰减率为0.02％，能量密度为550-600瓦时每千克，工作电压为2.1伏，工作温度范围为零下25摄氏度～零上60摄氏度，无记忆效应，无污染，自放电率低，第1年自放电率约为25％，平均每月自放电率在2-2.5％。
本发明的技术方案是：
⑴将0.04-0.1克多壁纳米碳管加入到100-160毫升去离子水中，超声处理10-50分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入1-5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌10-60分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.01-0.7克吡咯单体；
⑷将1-4克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于10-60毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应8-24小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.3-0.8克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.2-0.7克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，140-170摄氏度下热处理6-24小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
采用的氧化剂为三氯化铁、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种。
采用的掺杂剂为对甲基苯磺酸钠、4-甲苯磺酸钠盐、十二烷基磺酸钠中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
⑴本发明所制备的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料，合成方法简单、能耗低、可控性好、产率高和成本低廉。
⑵由于多壁纳米碳管具有高导电性和聚吡咯具有对多硫化物的吸附性，因此本发明所制备的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料，作为锂硫电池的正极材料，具有放电比容量高、循环性能稳定的特点。
附图说明
图1是采用本发明方法制备的单质硫和聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的X射线衍射图谱，从图中可见聚吡咯和多壁纳米碳管对硫的掺杂并没有改变硫的结构。
图2是采用本发明方法制备的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的扫描电子显微镜照片，从图中可见聚吡咯和多壁纳米碳管相互缠绕形成了三维网状导电网络结构。
图3是采用本发明方法制备的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料作为锂硫电池正极材料的循环性能图。由图可知，本发明制备的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料作为锂硫电池正极材料的充放电性能优异，在200毫安每克电流密度下充放电，循环50圈后，放电比容量达到752毫安时每克。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做出进一步的说明，但本发明并不局限于下述实例。
实施例一
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.075克多壁纳米碳管加入到135毫升去离子水中，超声处理30分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入2.62克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌20分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.225克吡咯单体；
⑷将2.7225克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于30毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应12小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.6克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.4克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，155摄氏度下热处理12小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
后面附图中所测试的性能是本实施例一测出来的。
实施例二
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.04克多壁纳米碳管加入到100毫升去离子水中，超声处理10分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入1克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌10分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.01克吡咯单体；
⑷将1克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于10毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应8小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.5克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.5克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，140摄氏度下热处理6小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
实施例三
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.05克多壁纳米碳管加入到110毫升去离子水中，超声处理15分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入1.5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌12分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.03克吡咯单体；
⑷将1.5克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于15毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应9小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.4克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.6克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，145摄氏度下热处理8小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
实施例四
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.08克多壁纳米碳管加入到140毫升去离子水中，超声处理35分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入3克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌25分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.3克吡咯单体；
⑷将2.8克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于35毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应14小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.7克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.3克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，160摄氏度下热处理14小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
实施例五
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.09克多壁纳米碳管加入到150毫升去离子水中，超声处理40分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入3.5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌30分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.5克吡咯单体；
⑷将3克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于40毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应16小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.3克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.7克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，165摄氏度下热处理16小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
实施例六
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.1克多壁纳米碳管加入到160毫升去离子水中，超声处理50分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌60分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.7克吡咯单体；
⑷将4克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于60毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应24小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.8克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.2克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，170摄氏度下热处理24小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
上述实施例中的氧化剂除采用三氯化铁外，或采用过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的任一种。
上述实施例中的掺杂剂除采用对甲基苯磺酸钠外，或采用4-甲苯磺酸钠盐、十二烷基磺酸钠中的任一种。

Claims (8)

1.一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，由聚吡咯、多壁纳米碳管、单质硫混合均匀，形成均一的复合材料,其特征在于：
选用多壁纳米碳管、对甲基苯磺酸钠、吡咯、单质硫和三氯化铁，经化学氧化聚合反应和熔融扩散后，最终得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料，具体制备如下步骤：
⑴将0.04-0.1克多壁纳米碳管加入到100-160毫升去离子水中，超声处理10-50分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入1-5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌10-60分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.01-0.7克吡咯单体；
⑷将1-4克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于10-60毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应8-24小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.3-0.8克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.2-0.7克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，140-170摄氏度下热处理6-24小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
2.根据权利要求1所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，其特征在于：
一种以甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.075克多壁纳米碳管加入到135毫升去离子水中，超声处理30分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入2.62克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌20分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.225克吡咯单体；
⑷将2.7225克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于30毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应12小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.6克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.4克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，155摄氏度下热处理12小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
3.根据权利要求1所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，其特征在于：
一种以甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.04克多壁纳米碳管加入到100毫升去离子水中，超声处理10分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入1克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌10分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.01克吡咯单体；
⑷将1克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于10毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应8小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.5克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.5克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，140摄氏度下热处理6小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
4.根据权利要求1所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，其特征在于：
一种以甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.05克多壁纳米碳管加入到110毫升去离子水中，超声处理15分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入1.5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌12分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.03克吡咯单体；
⑷将1.5克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于15毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应9小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.4克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.6克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，145摄氏度下热处理8小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
5.根据权利要求1所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，其特征在于：
一种以甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.08克多壁纳米碳管加入到140毫升去离子水中，超声处理35分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入3克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌25分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.3克吡咯单体；
⑷将2.8克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于35毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应14小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.7克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.3克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，160摄氏度下热处理14小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
6.根据权利要求1所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，其特征在于：
一种以甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.09克多壁纳米碳管加入到150毫升去离子水中，超声处理40分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入3.5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌30分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.5克吡咯单体；
⑷将3克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于40毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应16小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.3克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.7克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，165摄氏度下热处理16小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
7.根据权利要求1所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法，其特征在于：
一种以对甲基苯磺酸钠、三氯化铁、吡咯、多壁纳米碳管和单质硫为原料制备聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的步骤如下：
⑴将0.1克多壁纳米碳管加入到160毫升去离子水中，超声处理50分钟，形成一种悬浊液；
⑵向步骤⑴所制备的悬浊液中加入5克对甲基苯磺酸钠或4-甲苯磺酸钠盐或十二烷基磺酸钠，在零摄氏度环境下搅拌60分钟；
⑶向步骤⑵所制备的混合液中加入0.7克吡咯单体；
⑷将4克三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶于60毫升去离子水中，配置三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液；
⑸向步骤⑶所制备的混合液中滴加步骤⑷所制备的三氯化铁或过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾溶液，零摄氏度环境下反应24小时；
⑹将步骤⑸所制备的黑色沉淀用去离子水离心洗涤，干燥后，得到聚吡咯/多壁纳米碳管复合材料；
⑺称取0.8克单质硫与步骤⑹制备的聚吡咯/多壁纳米碳管0.2克充分研磨混合均匀后；在密闭容器中，170摄氏度下热处理24小时，得到聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料。
8.根据权利要求1至7任一项所述的聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法的应用，其特征在于：聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料用于锂硫电池的正极材料，具有放电比容量高、循环性能稳定、无记忆效应、无污染、自放电率低的特点。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848283A (zh) * 2017-03-30 2017-06-13 吉林大学 一种纳米氧化铝/硫/聚吡咯复合材料的制备方法
CN106876677A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 吉林大学 一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法
CN110459755A (zh) * 2019-09-06 2019-11-15 北京理工大学 一种硫/聚吡咯/石墨烯/碳纳米管复合薄膜、制备方法及其应用
CN110783537A (zh) * 2019-09-19 2020-02-11 安徽清泉新能源科技集团有限责任公司 一种聚吡咯锂硫电池材料

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891930A (zh) * 2010-08-17 2010-11-24 上海交通大学 一种含碳纳米管的硫基复合正极材料及其制备方法
CN103515595A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 硫/聚吡咯-石墨烯复合材料、其制备方法、电池正极以及锂硫电池
CN103682353A (zh) * 2012-09-12 2014-03-26 苏州宝时得电动工具有限公司 电极复合材料及其制备方法、正极、具有该正极的电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891930A (zh) * 2010-08-17 2010-11-24 上海交通大学 一种含碳纳米管的硫基复合正极材料及其制备方法
CN103515595A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 硫/聚吡咯-石墨烯复合材料、其制备方法、电池正极以及锂硫电池
CN103682353A (zh) * 2012-09-12 2014-03-26 苏州宝时得电动工具有限公司 电极复合材料及其制备方法、正极、具有该正极的电池

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FENG WU,ET AL: ""Improvement of Rate and Cycle Performence by Rapid Polyaniline Coating of a MWCNT/Sulfur Cathode"", 《J. PHYS. CHEM. C》 *
XIAO LIANG,ET AL: ""A composite of sulfur and polypyrrole–multi walled carbon combinatorial nanotube as cathode for Li/S battery "", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 *
辛培明 等: ""锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能"", 《第一届全国储能科学与技术大会摘要集》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848283A (zh) * 2017-03-30 2017-06-13 吉林大学 一种纳米氧化铝/硫/聚吡咯复合材料的制备方法
CN106876677A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 吉林大学 一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法
CN110459755A (zh) * 2019-09-06 2019-11-15 北京理工大学 一种硫/聚吡咯/石墨烯/碳纳米管复合薄膜、制备方法及其应用
CN110459755B (zh) * 2019-09-06 2020-12-29 北京理工大学 一种硫/聚吡咯/石墨烯/碳纳米管复合薄膜、制备方法及其应用
CN110783537A (zh) * 2019-09-19 2020-02-11 安徽清泉新能源科技集团有限责任公司 一种聚吡咯锂硫电池材料

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