CN107475815B - 一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 - Google Patents
一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107475815B CN107475815B CN201710870102.2A CN201710870102A CN107475815B CN 107475815 B CN107475815 B CN 107475815B CN 201710870102 A CN201710870102 A CN 201710870102A CN 107475815 B CN107475815 B CN 107475815B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrostatic spinning
- nano fiber
- nanofiber
- nano
- spinning preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 33
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052959 stibnite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims abstract description 11
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 7
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 229940007424 antimony trisulfide Drugs 0.000 description 2
- NVWBARWTDVQPJD-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);trisulfide Chemical compound [S-2].[S-2].[S-2].[Sb+3].[Sb+3] NVWBARWTDVQPJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 238000010999 medical injection Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 description 1
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- IHBMMJGTJFPEQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidene(sulfanylidenestibanylsulfanyl)stibane Chemical compound S=[Sb]S[Sb]=S IHBMMJGTJFPEQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Sb2S3‑C纳米纤维的静电纺丝制备方法。首先将N,N‑二甲基甲酰胺与正硅酸乙酯混合均匀得混合溶剂，然后加入SbCl3磁力搅拌至完全溶解后得到无色透明的溶液；再加入聚乙烯吡咯烷酮，继续进行磁力搅拌，得到无色透明的静电纺丝前驱体溶液。将前驱体溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，得到纳米纤维用铝箔接收，然后将载有纳米纤维的基板铝箔先进行干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维置于有硫脲的通Ar管式炉中硫化、碳化处理，即得最终黑色产物Sb2S3‑C纳米纤维。本发明制备的Sb2S3‑C纳米纤维直径均匀，约为200～300nm，具有优异的电化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及化学电源材料制备技术领域，特别涉及一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，Sb2S3-C纳米纤维可用作锂离子电池负极材料，。
背景技术
能源是支撑整个人类文明进步的物质基础，也是现代社会发展不可或缺的条件。随着社会经济的高速发展，人类社会对能源的需求急剧增加。太阳能、风能、地热能等可再生新能源具有清洁无污染、可再生等优点，受到世界各国的广泛重视和深入研究。然而，这些能源在实际使用过程中却存在地域性、供能不稳定等缺点，使其难以在短期内实现大规模应用。而锂离子电池由于其众多固有优点，已经被广泛应用于许多领域，并在大型储能系统中展现出巨大的前景。近年来，锂离子电池正极材料的研究已取得了丰硕的成果。因此，一些研究人员转而探讨未来潜在和适用的锂离子电池负极材料。在许多适用于锂离子电池的负极材料中，硫化锑(Sb2S3)由于其较高的理论比容量(947mAh g-1) 和优异的储锂性能，引起了人们大量的关注和研究。
硫化锑(Sb2S3)是辉锑矿的主要成分，一种重要的V～VI族直接带隙半导体材料，空间群为Pbnm，属于正交晶系晶体结构，能带间隙为1.5～2.2eV。 Sb2S3是一种以(Sb4S6)n八面体连接在一起的具有层状结构的高度各向异性的半导体，具有良好的光导特性和热电性能，在热电设备、电子和光电子器件、光敏器件、红外光谱等方面有着广泛的应用。通常采用水热法、溶剂热法、回流法等方法制备纳米Sb2S3，目前已经合成出纳米管、纳米线、纳米带、纳米花及纳米棒等多种形貌的纳米Sb2S3。
近年来，静电纺丝技术由于设备简单、制备过程易控得到了科研界和工业界的广泛关注，被认为是制备纳米纤维最简单有效的方法之一。静电纺丝是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法，其易于制备均匀复合材料，例如掺杂、功能化等，而且制备得到的材料具有较高的比表面积和较大的长径比，纺丝纤维在经过后续的烧结退火处理后得到的样品一般呈现多孔的特性。正是由于这些独特的优势，静电纺丝技术可以在能源、环境、生物医学等很多领域得到应用。目前，大多报道主要是Sb-C和SbSn-C 负极材料的研究，而对Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备及储锂性能的报道罕见。因此，利用静电纺丝制备Sb2S3-C纳米纤维具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对Sb2S3-C制备工艺复杂、电化学性能差的问题，提供了一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法。
本发明的技术方案为：
一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，包括如下步骤：
(1)将N,N-二甲基甲酰胺与正硅酸乙酯混合均匀，得到混合溶剂，然后向其加入SbCl3磁力搅拌至完全溶解后得到无色透明的溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮；
(2)继续进行磁力搅拌，得到无色透明的静电纺丝前驱体溶液；
(3)将步骤(2)所得前驱体溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收；
(4)对步骤(3)所得载有纳米纤维的基板铝箔先进行干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维放置于有硫脲的通Ar管式炉中硫化、碳化处理，即得最终黑色产物Sb2S3-C纳米纤维。
进一步地，步骤(1)中的混合溶剂中，N,N-二甲基甲酰胺与正硅酸乙酯的质量比为8～10：0.01～2，优选8～9：1～2。
进一步地，步骤(1)中的聚乙烯吡咯烷酮平均分子量是1300000。
进一步地，步骤(1)中的聚乙烯吡咯烷酮的加入量为步骤(1)溶液质量的10～14％。
进一步地，步骤(3)的医用注射器为平口针头。
进一步地，步骤(3)中的静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15～20cm，纺丝电压为12～18KV，环境温度为30～60℃，湿度为20～40％，给液速度为0.2～0.6mL/h。
进一步地，步骤(4)的干燥温度为60～80℃，干燥时间为4～6小时。
进一步地，步骤(4)的硫化处理，是用刚玉方舟收集纳米纤维放入已放置有硫脲的通Ar管式炉中烧结退火，具体过程为以3℃/min的升温速率，从室温升到200～250℃，保温1～2h。
进一步地，硫脲放置于通Ar管式炉的上游段，硫脲与纳米纤维材料的质量比为10～15：1。
进一步地，步骤(4)的碳化处理，具体为：继硫化处理后升温到400～500 ℃，保温4～6h，之后冷却至室温。
值得说明的是，溶剂是N,N-二甲基甲酰胺与正硅酸乙酯的混合溶剂，实验表明，不加正硅酸乙酯得到的产品是块状，完全得不到本发明所需要的性能优良的Sb2S3-C纳米纤维。
本发明具有如下的技术效果：
本发明制备工艺简单、操作方便，所得Sb2S3-C纳米纤维是一种新颖、简单的电池负极材料。本发明制备的Sb2S3-C纳米纤维材料直径均匀，约为 200～300nm，具有优异的电化学性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Sb2S3-C块状材料的扫描电镜图。
图2为本发明实施例5制备的Sb2S3-C纳米纤维的扫描电镜图(放大倍数为5500倍)；
图3为本发明实施例5制备的Sb2S3-C纳米纤维的扫描电镜图(放大倍数为70000倍)；
图4为本发明实施例5制备的Sb2S3-C纳米纤维的X-射线衍射图；
图5为本发明实施例5制备的Sb2S3-C纳米纤维作为负极材料，锂片为对电极，组装成扣式电池。20～25℃下，在0.01～2.0V的电压范围内，不同电流密度50、100、200、500、1000、2000、3000、4000以及5000mA g-1下进行充放电测试的倍率性能图及库仑效率图；
图6为本发明实施例5制备的Sb2S3-C纳米纤维作为负极材料，锂片为对电极，组装成扣式电池。20～25℃下，在0.01～2.0V的电压范围内，100mA g-1的电流密度下进行充放电测试的循环寿命及库仑效率图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于此。
实施例1：
15～25℃下，加入8mmol的SbCl3于装有10g N,N-二甲基甲酰胺的15mL 可密封玻璃瓶中，在300rpm下磁力搅拌5min使SbCl3完全溶解得到无色透明的溶液；再加入1.0g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌4h；将得到的无色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器(平口针头)中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15cm，纺丝电压为18KV，环境温度为30℃，湿度大约为30％，给液速度为0.2mL/h。载有纳米纤维的基板铝箔于60℃干燥6h，收集基板铝箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入已放置硫脲(硫脲：材料＝15： 1)的通Ar管式炉中烧结退火，具体过程为从室温升到250℃，保温2h，再升温到500℃，保温6h，之后冷却至室温即得黑色的Sb2S3-C块状材料。对实施例1所得产品进行电镜扫描，其结果如图1所示，从图1可以看出，实施例1 中所得产品呈现块状形态，实施例2所得产品也能得到一致的结果，结果表明，不采用混合溶剂，即溶剂中如果不加正硅酸乙酯，所得产品为块状而非纤维丝状，从图1可以看出，所得产品呈现块状形态，粒径较大且很不均匀，这种形态不利于Li+的嵌入和脱出。
实施例2：
15～25℃下，加入6mmol的SbCl3于装有10g N,N-二甲基甲酰胺的15mL 可密封玻璃瓶中，在500rpm下磁力搅拌5min使SbCl3完全溶解得到无色透明的溶液；再加入1.4g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌3h；将得到的无色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器(平口针头)中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为20cm，纺丝电压为15KV，环境温度为50℃，
湿度大约为20％，给液速度为0.4mL/h。载有纳米纤维的基板铝箔于80℃干燥 4h，收集基板铝箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入已放置硫脲(硫脲：材料＝12：1)的通Ar管式炉中烧结退火，具体过程为从室温升到200℃，保温2 h，再升温到450℃，保温4h，之后冷却至室温即得黑色的Sb2S3-C块状材料。
实施例3：
15～25℃下，加入8g的N,N-二甲基甲酰胺和2g的正硅酸乙酯于15mL 的可密封玻璃瓶中，在400rpm下磁力搅拌3min使溶剂混合均匀；加入8mmol 的SbCl3，同样的转速下搅拌5min使SbCl3完全溶解得到无色透明的溶液；再加入1.4g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌2h；将得到的无色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器(平口针头)中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为20cm，纺丝电压为12KV，环境温度为60℃，湿度大约为20％，给液速度为0.6mL/h。载有纳米纤维的基板铝箔于60℃干燥6h，收集基板铝箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入已放置硫脲(硫脲：材料＝10：1)的通 Ar管式炉中烧结退火，具体过程为从室温升到250℃，保温1h，再升温到400 ℃，保温6h，之后冷却至室温即得黑色的Sb2S3-C纳米纤维。
实施例4：
室温下，加入8g的N,N-二甲基甲酰胺和2g的正硅酸乙酯于15mL的可密封玻璃瓶中，在500rpm下磁力搅拌3min使溶剂混合均匀；加入4mmol 的SbCl3，同样的转速下搅拌5min使SbCl3完全溶解得到无色透明的溶液；再加入1.0g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌4h；将得到的无色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器(平口针头)中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为18cm，纺丝电压为15KV，环境温度为40℃，湿度大约为40％，给液速度为0.4mL/h。载有纳米纤维的基板铝箔于80℃干燥4h，收集基板铝箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入已放置硫脲(硫脲：材料＝15：1)的通 Ar管式炉中烧结退火，具体过程为从室温升到250℃，保温2h，再升温到500 ℃，保温4h，之后冷却至室温即得黑色的Sb2S3-C纳米纤维。
实施例5：
室温下，加入9g的N,N-二甲基甲酰胺和1g的正硅酸乙酯于15mL的可密封玻璃瓶中，在500rpm下磁力搅拌3min使溶剂混合均匀；加入6mmol 的SbCl3，同样的转速下搅拌3min使SbCl3完全溶解得到无色透明的溶液；再加入1.2g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌3h；将得到的无色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器(平口针头)中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15cm，纺丝电压为15KV，环境温度为50℃，湿度大约为20％，给液速度为0.4mL/h。载有纳米纤维的基板铝箔于60℃干燥4h，收集基板铝箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入已放置硫脲(硫脲：材料＝10：1)的通 Ar管式炉中烧结退火，具体过程为从室温升到250℃，保温2h，再升温到500 ℃，保温6h，之后冷却至室温即得黑色的Sb2S3-C纳米纤维。
将实施例3至5所得产品用于各类表征，所得表征结果基本一致，下面以实施例5所得产品为例加以说明。
如图2、图3所示，从图中可以看出，实施例5制得的Sb2S3-C纳米纤维直径均匀，约为200～300nm，非常有利于Li+的嵌入/脱出，具有良好的电化学性能。
如图4所示，通过与图中Sb2S3的标准卡片PDF 42-1393比较可以看出，实施例5制备的Sb2S3-C纳米纤维材料与Sb2S3的特征衍射峰吻合很好，证明材料的主要成分为Sb2S3，其中的碳是无定形的。
如图5所示，以本发明实施例5制得的Sb2S3-C纳米纤维作为负极材料，锂片为对电极，组装成扣式电池。20～25℃下，在0.01～2.0V的电压范围内，不同电流密度50、100、200、500、1000、2000、3000、4000以及5000mA g-1下进行充放电测试的倍率性能图。在50mA g-1的电流密度下，循环5圈后的放电比容量为637mAh g-1，当电流密度升至100、200、500、1000、2000、3000、 4000以及5000mA g-1时，其放电比容量分别为604、542、465、414、352、293、 251和219mAh g-1，经过大电流的充放电后电流密度回到50mA g-1时，仍具有 591mAh g-1的放电比容量，表明Sb2S3-C纳米纤维有很好的倍率性能。
如图6所示，以本发明制得的Sb2S3-C纳米纤维作为负极材料，锂片为对电极，组装成扣式电池。20～25℃下，在0.01～2.0V的电压范围内，100mA g-1的电流密度下进行充放电循环测试，首次放电比容量为1007.4mAh g-1，充电比容量为661mAh g-1；循环20次后的放电比容量为531mAh g-1，充电比容量为523mAh g-1；循环50次后的放电比容量为469.9mAh g-1，充电比容量为466 mAh g-1；循环70次后的放电比容量为390.7mAh g-1，表明Sb2S3-C纳米纤维材料有稳定的循环性能。
Claims (9)
1.一种 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将N,N-二甲基甲酰胺与正硅酸乙酯按8~9：1~2的质量比混合均匀，得到混合溶剂，然后向其加入SbCl3磁力搅拌至完全溶解后得到无色透明的溶液；再加入聚乙烯吡咯烷酮；
（2）继续进行磁力搅拌，得到无色透明的静电纺丝前驱体溶液；
（3）将步骤（2）所得前驱体溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用铝箔接收；
（4）对步骤（3）所得的载有纳米纤维的基板铝箔先进行干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维置于有硫脲的通Ar管式炉中硫化、碳化处理，即得最终黑色产物 Sb2S3-C纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（1）中的聚乙烯吡咯烷酮平均分子量是1300000。
3.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（1）中的聚乙烯吡咯烷酮的加入量为步骤（1）溶液质量的10~14%。
4.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（3）的医用注射器为平口针头。
5.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（3）中的静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15~20 cm，纺丝电压为12~18KV，环境温度为30~60℃，湿度为20~40%，给液速度为0.2~0.6 mL/h。
6.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（4）的干燥温度为60~80℃，干燥时间为4~6 h。
7.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（4）中的硫化处理，是用刚玉方舟收集纳米纤维放入已放置有硫脲的通Ar管式炉中煅烧，以3℃/min的升温速率，从室温升到200~250℃，保温1~2 h。
8.根据权利要求7所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，硫脲放置于通Ar管式炉的上游段，硫脲与纳米纤维材料的质量比为10~15：1。
9.根据权利要求1所述的 Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法，其特征在于，步骤（4）中的碳化处理，具体为：继硫化处理后升温到400~500℃，保温4~6 h，之后冷却至室温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710870102.2A CN107475815B (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710870102.2A CN107475815B (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107475815A CN107475815A (zh) | 2017-12-15 |
| CN107475815B true CN107475815B (zh) | 2019-10-11 |
Family
ID=60586572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710870102.2A Expired - Fee Related CN107475815B (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107475815B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109837610A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-04 | 湘潭大学 | 一种Na2TiSiO5-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
| CN112186161B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-05-18 | 青岛科技大学 | 半填充一维纳米纵孔复合纤维膜柔性电极材料及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102094261A (zh) * | 2009-12-09 | 2011-06-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 氮化钛纳米纤维的制备方法 |
| CN102965766A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-13 | 同济大学 | 一种合成纳米金属颗粒负载碳纳米纤维的新方法 |
| CN106229507A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-12-14 | 信阳师范学院 | 一种锂离子电池及其负极材料的制备方法 |
-
2017
- 2017-09-22 CN CN201710870102.2A patent/CN107475815B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102094261A (zh) * | 2009-12-09 | 2011-06-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 氮化钛纳米纤维的制备方法 |
| CN102965766A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-13 | 同济大学 | 一种合成纳米金属颗粒负载碳纳米纤维的新方法 |
| CN106229507A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-12-14 | 信阳师范学院 | 一种锂离子电池及其负极材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107475815A (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107785565B (zh) | 一种Sn-TiO2-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 | |
| CN107805858B (zh) | 一种柔性SnS-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 | |
| CN103094565B (zh) | 磷酸亚铁锂/磷化铁/碳复合纳米纤维及其制备方法和应用 | |
| CN108574089B (zh) | 一种空心管状富锂锰基正极材料的制备方法 | |
| CN103165893A (zh) | 一种锂离子电池用氧化锌纳米纤维负极材料的制备方法 | |
| CN109802104A (zh) | 一种锂硫电池正极材料及其制备方法 | |
| CN110079895A (zh) | 一种钛酸盐与二氧化钛复合物纳米线及其制备方法 | |
| CN103779548A (zh) | 碳纳米纤维薄膜及其制备方法 | |
| CN114142014A (zh) | 一种自支撑碳纳米纤维负载二硫化钼复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109921002A (zh) | 一种钠离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN109755527A (zh) | 一种硒化锌/碳纤维储能材料的制备方法及其应用 | |
| CN110331469A (zh) | CuO/Cu氮掺杂碳纳米纤维材料的制备方法及其应用 | |
| CN111235700A (zh) | 一种红磷掺杂TiO2/C纳米纤维负极材料的制备方法 | |
| CN110676432A (zh) | 一种柔性锑纳米粒@碳纳米线负极材料的制备方法及应用 | |
| CN107475815B (zh) | 一种Sb2S3-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 | |
| CN106811834B (zh) | 一种柔性三氧化二铁/四氧化三铁与氮掺杂碳复合纳米纤维的制备方法 | |
| CN107994216B (zh) | 一种超高倍率、长寿命柔性纳米纤维阵列电极的制备方法 | |
| CN107881600B (zh) | 一种用于锂离子电池负极的纳米碳纤维的制备方法及其应用 | |
| CN109755528A (zh) | 一种硒化锰/碳纤维储能材料的制备方法及其应用 | |
| CN109585808A (zh) | 一种纳米管状具有核壳结构的硅基材料及制备与应用 | |
| CN109192977B (zh) | 一种锂离子电池用Sn-Cu合金负极材料的制备方法 | |
| CN104393238B (zh) | 一步法热处理硅电极 | |
| CN110571429A (zh) | 一种碳包覆钴、二氧化钛与钛酸锂复合材料及其制备方法 | |
| CN109811428A (zh) | 一种柔性SnSe/C纳米纤维的静电纺丝制备方法 | |
| CN109837610A (zh) | 一种Na2TiSiO5-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191011 |