CN115520838B - 一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新型储能材料技术领域，特别涉及一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法。所述方法包括：将锡源、硒源、硫源、聚丙烯腈材料混合均匀后置于坩埚中，然后将此坩埚放入装有氧化铜粉末的较大坩埚中，之后将坩埚整体放入微波反应器中，通过控制锡源、硒源、硫源三者的质量比、微波功率和微波加热时间成功合成了硫化硒化锡。由于其简单快捷的制备过程，且生产成本低廉，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于新型储能材料技术领域，特别涉及一种用固相微波法制备片状杂化物——硫化硒化锡的方法。
背景技术
经过近十年的研究，钠离子电池正极材料的电化学性能已接近理论值，然而，钠离子电池负极的能量密度和功率密度较低，限制了钠离子电池的实际应用。
锡基硫化物是一种很有前途的负极材料，其理论容量高达1022/1136mAh g-1，1molSnS/SnS2分别可以容纳5.75/7.75摩尔的Na+。但是，由于反应机理复杂、体积失真较大、和聚硫化物的溶解，从而限制了锡基硫化物电极的发展。为了改善硫化锡的Na+存储性能，有一种可靠的方法是通过增大的层间距来提供更宽的Na+迁移路径，进而降低Na+的扩散能垒。在钠离子电池负极中引入硒离子(Se2-)可以提高Na+转移速率，并提供稳定的宿主结构。
本发明制备片状硫化硒化锡所采用的固相微波法具有操作简单、且无需溶剂的优点。氧化铜粉末作为微波吸收材料，使得采用本发明方法制备硫化硒化锡纳米材料具有简单快捷、环境友好、价格低廉的优势，该纳米材料在储能领域将具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供片状硫化硒化锡及一种固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法。通过控制锡盐分别与硫源、硒粉的质量比，微波功率和微波加热时间成功合成硫化硒化锡纳米材料。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
片状硫化硒化锡，所述片状硫化硒化锡的微观结构为片状硫化硒化锡如花瓣型竖直交互排布成类花朵型的结构。
一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，包括以下步骤：
(1)称量质量份0.01-500g的锡盐，锡盐为硫酸亚锡、乙酸锡、硫化锡、四氯化锡、草酸亚锡中的一种；
(2)称量质量份为0.01-500g的硫源，硫源为升华硫、硫磺、硫脲、硫代乙酰胺中的一种；
(3)称量质量份为0.01-200g的聚丙烯腈；称量质量份为0.01-500g的硒源，硒源为硒粉；与步骤(1)中的锡盐和步骤(2)中的硫源一同放入研钵中充分研磨混合均匀后置于内带盖容器中，盖上盖子；
(4)将步骤(3)中的内带盖容器置于装有氧化铜粉末的外带盖容器中，盖上盖子，氧化铜粉末高度需高于内带盖容器中反应物的高度，使反应物处于均匀的加热环境中；
(5)将外带盖容器整体放入微波反应器中，微波加热即可得到片状硫化硒化锡。
上述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，硒源和锡盐的质量比为1:8-8:1；硫源和锡盐的质量比为1:8-8:1。
上述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，其中微波加热功率为100-1000W，微波加热时间为10-10000s。
上述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，所述内带盖容器为10毫升坩埚，所述外带盖容器为50毫升坩埚。
上述任一项所述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法制得的片状硫化硒化锡用于制备电极片，组装钠离子电池，制得的电池电容值310-500mAh/g，充放电循环100-200圈仍保持稳定。
本发明提出了一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，其中的聚丙烯腈有助于片状形貌的生成；其中的氧化铜粉末作为微波吸收材料和体系均匀加热层；微波功率及微波加热时间会影响复合材料形貌。该方法采用固相微波法，以氧化铜作为微波加热层，该方法在无需气体保护条件下采用微波法一步合成具有类似花瓣式分布的片状硫化硒化锡材料，具有快速、简单、环境友好、价格低廉等优点。材料合成方法简单，易于操作，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的片状硫化硒化锡的扫描电镜图(SEM图)。
图2为实施例1制备的片状硫化硒化锡的X-射线能量图谱(EDS图)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细描述，但是本发明的保护范围不仅限于下列实施例。
实施例1
(1)称量0.10g硫酸亚锡；
(2)称量0.50g硫磺；
(3)称量0.10g聚丙烯腈和0.40g硒粉与步骤(1)和(2)中的锡盐和硫源混合均匀，置于10毫升带盖小坩埚中；
(4)称量25g的氧化铜粉末，置于50毫升的带盖大坩埚中；
(5)将步骤(3)中的带盖小坩埚放置在步骤(4)中的带盖大坩埚中。
(6)将带盖大坩埚整体放入微波反应器中，微波功率1000W，微波加热时间1200s，得到样品。
(7)将样品制备电极片，组装钠离子电池，在0.5A/g的电流密度下测得电容值500mAh/g，充放电循环100圈仍保持稳定。
实施例2
(1)称量0.28g四氯化锡；
(2)称量0.14g硫脲；
(3)称量0.28g聚丙烯腈和1.2g硒粉与步骤(1)和(2)中的锡盐和硫源混合均匀，置于10毫升带盖小坩埚中；
(4)称量25g的氧化铜粉末，置于50毫升的带盖大坩埚中；
(5)将步骤(3)中的带盖小坩埚放置在步骤(4)中的带盖大坩埚中。
(6)将带盖大坩埚整体放入微波反应器中，微波功率600W，微波加热时间2000s，得到样品。
(7)将样品制备电极片，组装钠离子电池，在0.5A/g的电流密度下测得电容值460mAh/g，充放电循环200圈仍保持稳定。
实施例3
(1)称量1.0g乙酸锡；
(2)称量1.0g升华硫；
(3)称量1.0g聚丙烯腈和1.0g硒粉与步骤(1)和(2)中的锡盐和硫源混合均匀，置于50毫升带盖小坩埚中；
(4)称量50g的氧化铜粉末，置于100毫升的带盖大坩埚中；
(5)将步骤(3)中的带盖小坩埚放置在步骤(4)中的带盖大坩埚中。
(6)将带盖大坩埚整体放入微波反应器中，微波功率1000W，微波加热时间9000s，得到样品。
(7)将样品制备电极片，组装钠离子电池，在0.5A/g的电流密度下测得电容值310mAh/g，充放电循环110圈仍保持稳定。
实施例4
(1)称量10mg草酸亚锡；
(2)称量80mg硫代乙酰胺；
(3)称量10mg聚丙烯腈和40mg硒粉与步骤(1)和(2)中的锡盐和硫源混合均匀，置于10毫升带盖小坩埚中；
(4)称量25g的氧化铜粉末，置于50毫升的带盖大坩埚中；
(5)将步骤(3)中的带盖小坩埚放置在步骤(4)中的带盖大坩埚中。
(6)将带盖大坩埚整体放入微波反应器中，微波功率200W，微波加热时间180s，得到样品。
(7)将样品制备电极片，组装钠离子电池，在1A/g的电流密度下测得电容值386mAh/g，充放电循环150圈仍保持稳定。
实施例5
(1)称量300mg硫化锡；
(2)称量800mg硫磺；
(3)称量300mg聚丙烯腈和500mg硒粉与步骤(1)和(2)中的锡盐和硫源混合均匀，置于10毫升带盖小坩埚中；
(4)称量25g的氧化铜粉末，置于50毫升的带盖大坩埚中；
(5)将步骤(3)中的带盖小坩埚放置在步骤(4)中的带盖大坩埚中。
(6)将带盖大坩埚整体放入微波反应器中，微波功率400W，微波加热时间1000s，得到样品。
(7)将样品制备电极片，组装钠离子电池，在1A/g的电流密度下测得电容值410mAh/g，充放电循环100圈仍保持稳定。
实施例6
(1)称量0.5g四氯化锡；
(2)称量1.5g升华硫；
(3)称量0.5g聚丙烯腈和3.0g硒粉与步骤(1)和(2)中的锡盐和硫源混合均匀，置于50毫升带盖小坩埚中；
(4)称量50g的氧化铜粉末，置于100毫升的带盖大坩埚中；
(5)将步骤(3)中的带盖小坩埚放置在步骤(4)中的带盖大坩埚中。
(6)将带盖大坩埚整体放入微波反应器中，微波功率1000W，微波加热时间10000s，得到样品。
(7)将样品制备电极片，组装钠离子电池，在1A/g的电流密度下测得电容值340mAh/g，充放电循环800圈仍保持稳定。
Claims (4)
1.一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称量质量份0.01-500g的锡盐，锡盐为硫酸亚锡、乙酸锡、硫化锡、四氯化锡、草酸亚锡中的一种；
(2)称量质量份为0.01-500g的硫源，硫源为升华硫、硫磺、硫脲、硫代乙酰胺中的一种；
(3)称量质量份为0.01-200g的聚丙烯腈；称量质量份为0.01-500g的硒源，硒源为硒粉；与步骤(1)中的锡盐和步骤(2)中的硫源一同放入研钵中充分研磨混合均匀后置于内带盖容器中，盖上盖子；
(4)将步骤(3)中的内带盖容器置于装有氧化铜粉末的外带盖容器中，盖上盖子，氧化铜粉末高度需高于内带盖容器中反应物的高度，使反应物处于均匀的加热环境中；
(5)将外带盖容器整体放入微波反应器中，微波加热得到片状硫化硒化锡；
所述片状硫化硒化锡的微观结构为片状硫化硒化锡如花瓣型竖直交互排布成类花朵型的结构；
其中微波加热功率为100-1000W，微波加热时间为10-10000s。
2.根据权利要求1所述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，其特征在于，硒源和锡盐的质量比为1:8-8:1；硫源和锡盐的质量比为1:8-8:1。
3.根据权利要求1所述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法，其特征在于，所述内带盖容器为10毫升坩埚，所述外带盖容器为50毫升坩埚。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种用固相微波法制备片状硫化硒化锡的方法制得的片状硫化硒化锡用于制备电极片，组装钠离子电池，制得的电池电容值310-500mAh/g，充放电循环100-200圈仍保持稳定。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109487230A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-19 | 河南师范大学 | 一种利用cvd制备片状硫硒锡光电极的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Enhancing the third-order nonlinearity and crystallinity by selenium incorporation in tin sulfide films (SnS1-xSex) for optoelectronic applications";Abinash Parida et. al.;《Materials Advances》;第3卷(第14期);5930-5940 * |
| "Microwave synthesis of Sb2Se3/polyacrylonitrilebased carbon fiber mat electrodes for high performance flexible capacitors and hydrogen evolution reaction";Jiaqi Li et. al.;《International Journal of Hydrogen Energy》;第47卷(第73期);31309-31320 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115520838A (zh) | 2022-12-27 |
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