CN107240691B - 具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的制备方法，具体涉及一种利用液相法先合成前驱体，再通过气相方法将前驱体转化成形貌和尺寸可控具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的方法，其具体制备工艺为：称取一定量磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于一定量去离子水中，将一定量吡咯溶于一定量无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应一定时间，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥一定时间。将所得产物前驱体和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温一定时间，800℃保温一定时间。前后升温速率分别为1℃min‑1和3℃min‑1。所得到的大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料具有尺寸均匀，导电性好，储锂容量高等优点。本发明材料制备方法简易，设备简单；原材料价格低廉，重复性好。

Description

具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的制备 方法
技术领域
本发明涉及具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的制备方法，具体涉及一种利用液相法先合成前驱体，再通过气相方法将前驱体转变成形貌和尺寸可控具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的方法，所得到的大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料具有尺寸均匀，导电性好，储锂容量高等优点。
背景技术
微纳米空心结构由于具备比表面积大、密度低、扩散路径短等特点在微纳米反应器、催化、能量转换与储存、药物负载和传感器等方面有重要的应用。
目前，锂离子电池负极材料主要是石墨(理论容量为372mAh g-1)，正极材料主要是锂金属氧化物或磷酸盐(容量低于200mAh g-1)。当前的主要研究集中在寻找可替代的新型高容量金属氧化物或者硫化物，但是这些基于转换机制和合金化机制的电极材料面临在充放电过程中存在巨大的体积膨胀问题。设计和合成空心微纳米结构电极材料能够有效缓释体积膨胀效应，有利于缩短电子和离子扩散路径，多孔的比表面更有利于电极/电解液界面浸润。
MoS2作为典型的二维类石墨烯材料，其670mAh g-1的高理论容量在锂离子电池负极材料方面被广泛研究。然而，低的电导率以及在脱-嵌锂过程中巨大的体积效应等限制了它的发展。目前，众多研究者试图通过纳米化、结构设计和碳包覆等方法来解决这些缺陷。空心结构MoS2因其纳米化的结构单元能够缩短Li+的扩散路径、缓释充放电过程中的应力，而且由于空心结构高的比表面积提供了更多的活性位点使得储锂容量更高。因此，微纳米空心结构 MoS2兼具热力学与动力学上的双重优势。
对于MoS2这一类石墨烯材料而言，具有大层间距甚至单层的结构具有不同于体相的电子结构，具有更高的电子电导率(10–100Scm-1)和更丰富的活性中心，并且能够为Li+、Na+ 等提供快速的扩散通道，这在设计电化学储能材料方面(如高容量和高倍率性能等方面)具有明显优势。到目前为止，通过气相方法合成形貌和尺寸可控，尤其是空心结构MoS2的方法未见报道。
发明内容
本发明涉及具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的制备方法，具体涉及一种利用液相法先合成前驱体，再通过气相方法将前驱体合成形貌和尺寸可控具有大层间距 MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的方法，所得到的大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料具有尺寸均匀，导电性好，储锂容量高等优点，且易于批量生产。
本发明先通过液相法制备前驱体，再通过气相方法将前驱体合成形貌和尺寸可控具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料，其具体制备工艺为：
称取一定量磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于去离子水中，将吡咯溶于无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应8h-16h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥8h-16h。将所得产物作为前驱体和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在 600℃保温一定时间，800℃保温一定时间。前后升温速率分别为1℃min-1和3℃min-1。
所述的制备方法，其特征在液相法合成前驱体方法为：称取4.38g磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于200mL去离子水中，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应12h-24h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥8h-16h，得到所需前驱体。
所述的制备方法，气相方法将前驱体转变成形貌和尺寸可控具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的方法为：权利要求合成的前驱体和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温5h-10h，800℃保温1h-3h，前后升温速率分别为1℃min-1和3℃min-1。
本发明所涉及产品工艺简单易实现，产品质量稳定且工艺重复性能好，反应参数容易控制、安全可靠、原材料廉价易得，以及易于放大和工业化生产等优点；所制备的大层间距 MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料具有尺寸均匀，导电性好，储锂容量高等优点。
附图说明
图1为实施例1所示产物的扫描电铲(SEM)形貌照片；
具体实施方式
实施例1
称取4.38g磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于200mL去离子水中，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应12h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥8h。将所得产物和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温5h，800℃保温1h。前后升温速率分别为1℃min-1和3℃min-1。
实施例2
称取4.38g磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于200mL去离子水中，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应16h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥10h。将所得产物和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温8h，800℃保温2h。前后升温速率分别为2℃min-1和3℃min-1。
实施例3
称取4.38g磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于200mL去离子水中，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应16h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥18h。将所得产物和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温5h，800℃保温2h。前后升温速率分别为2℃min-1和3℃min-1。
实施例4
称取4.38g磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于200mL去离子水中，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应16h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥18h。将所得产物和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温5h，800℃保温2h。前后升温速率分别为1℃min-1和3℃min-1。
实施例5
称取4.38g磷钼酸(H3PMo12O40·nH2O)溶于200mL去离子水中，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应16h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥16h。将所得产物和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温8h，800℃保温1h。前后升温速率分别为3℃min-1和3℃min-1。
从本发明制得的大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料测试结果来看，本发明所得到的大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料具有尺寸均匀，导电性好，储锂容量高等优点。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的制备方法，具体包括液相法合成前驱体和气相方法将前驱体转变成具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料，液相法合成前驱体方法为：称取4.38g磷钼酸溶于200mL去离子水中形成溶液，将吡咯840μL溶于50mL无水乙醇后逐滴加入上述溶液，不断搅拌，在室温下反应12h-24h，将得到的蓝色沉淀离心，在60℃干燥8h-16h，得到所需前驱体；气相方法将前驱体转变成具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的方法为：将前驱体和硫磺按质量比1:2放置在管式炉中，硫磺前置，在Ar气气流中在600℃保温5h-10h，800℃保温1h-3h，前后升温速率分别为1-3℃min-1和1-5℃min-1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所得到的具有大层间距MoS2@C空心球高性能锂离子负极材料的层间距为
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