一種MoS2?xOx/碳負極材料及其制備方法與流程

本發明公開了一種mos2-xox/碳負極材料及其制備方法，屬于電化學和新能源材料領域。

背景技術：

眾所周知，伴隨著燃料的消耗和大量能源的需求，無污染和低費用的材料對未來的社會具有很大的價值。鋰離子電池具有大的能量密度，長的循環壽命等特點，廣泛應用于便攜式電子設備和電動汽車，因此在某種程度上減少了對化學染料的消耗。

在過渡族化合物中，尤其是硫化鉬得到了人們的關注，由于其獨特的化學和物理性質，不僅僅被用來做潤滑劑，也被應用于各種器件，能源儲備設備，電子傳感器，生物醫學工具，鋰離子電池和電化學催化劑制氫等方面。硫化鉬層與層之間由范德華力連接，具有類石墨烯結構，層狀結構的比面積大，層間距大，提供更多的活性位點，也有利于離子滲透。目前純的硫化鉬的研究層次已經成熟，然而，這也對硫化鉬納米材料的制備、應用領域提出了更高的要求，使得純的硫化鉬無法滿足于現今的需求，因此尋求新型的載體材料或者改性活性組分的材料意義重大，石墨烯具有較大的比表面積，高的電導性和熱穩定性等特點，可以顯著的改善材料的電化學性能。

雜質原子如氮、磷、硫、硼等摻入碳材料內部可以改變材料的能帶結構，本說明采用低溫煅燒的方法，使氧原子部分取代硫原子，改變材料的能帶結構，降低鋰離子擴散速率，同時造成材料的結構缺陷，提高碳材料的儲鋰性能。石墨烯具有很高的電子傳導性能、大比表面積、物理化學穩定性，本說明最后形成的mos2-xox/碳負極材料顯著提高了材料的比容量與循環穩定性能。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種mos2-xox/碳負極材料及其制備方法。該方法將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后轉移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。在0.1g處理過的濕紙巾表面均勻涂覆一層10ml的12mgml^-1的氧化石墨烯，與0.24g鉬酸鈉和0.76硫脲置于水熱釜中在200℃溫度下水熱24h。干燥后放置管式爐中，在氮氣氣氛保護下800℃煅燒4h，提高硫化鉬的結晶性和碳化程度，最后在氧氣氣氛下500℃低溫煅燒1h形成一種mos2-xox/碳負極材料，該材料與粘結劑和導電劑以8:1:1的比例制成電極片。

本發明的目的是這樣實現的：mos2-xox/碳負極材料及其制備方法，其工藝步驟：

濕巾紙在1mol/l的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕巾紙轉移到無水乙醇/丙酮以體積比1：1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕巾紙用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕巾紙。

將預處理過的濕紙巾與氧化石墨烯混合，烘干，使濕紙巾上面涂覆一層氧化石墨烯，將負載有氧化石墨烯的濕紙巾與鉬酸鈉和硫脲在90-240℃下水熱反應1-24h，然后在500-1200℃下氮氣氣氛下煅燒1-10h，得到mos2/碳負極材料，然后置于氧氣中100-600℃煅燒1-5h，得到mos2-xox/碳負極材料。本發明所述的濕紙巾是維達牌濕紙巾。

本發明提供的一種mos2-xox/碳負極材料，具備以下有益效果：

（1）所制備的mos2-xox/碳負極材料電極改善了硫化鉬在充放電過程中體積變化的缺點，從而有助于提高電極材料的能量和循環性能。

（2）該法制備的mos2-xox/碳負極材料能有效的提高硫化鉬導電性和增加硫化鉬材料內部的結構缺陷，進一步提高復合材料的比容量。

本發明采用一種簡單方法制備mos2-xox/碳負極材料。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。最后在置于氧氣中低溫煅燒，氧原子取代部分硫原子，得到mos2-xox/碳負極材料，改性后的電極材料可以改變硫化鉬的內部結構，提高其導電性，以及循環穩定性，作為鋰離子電池負極材料表現出了優異的比容量和循環穩定性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的mos1.9o0.1/碳負極材料的x-射線衍射（xrd）圖譜。

圖2為本發明實施例1制備的mos1.9o0.1/碳負極材料的不同放大倍數掃描電鏡照片(sem)。

圖3（a）（b）分別為本發明實施例1制備的mos1.9o0.1/碳和mos2/碳材料的前3次充放電曲線。

圖4為本發明實施例1制備的mos1.9o0.1/碳材料和mos2/碳和作為鋰離子電池負極材料的循環性能對比。

具體實施方式

下面結合具體實例對本發明進一步說明。

實施例1：一種mos1.9o0.1/碳負極材料及其制備方法

將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕紙巾轉移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。取濃度12mgml^-1的氧化石墨烯10ml均勻的涂覆在0.1g濕紙巾表面，干燥，然后將其與0.24g鉬酸鈉和0.76g硫脲放到水熱釜中200℃水熱24h。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。將該材料在管式爐中煅燒800℃，4h，煅燒的同時，提高了材料的結晶性和碳化程度。隨后將該材料在氧氣中400℃低溫煅燒1h，最終形成mos1.9o0.1/碳負極材料。圖1為mos1.9o0.1/碳的xrd圖譜。圖2為該材料的不同放大倍數的sem照片。片層結構的mos1.9o0.1聚集在一起形成花球形結構，花狀結構具有較低的阻抗，在很大程度上提高了其電化學反應動力學特性。將該材料與粘結劑pvdf和導電劑乙炔黑以8:1:1的比例制成電極片，鋰片為對電極，電解液為通用的鋰離子電池電解液1mlipf6/dmc:ec=1:1，制備2025型紐扣電池，以100mag^-1的電流密度充放電。該電極的前3次充放電曲線如圖3(a)所示，可以看出，該材料的首次放電容量為898mahg^-1，首次可逆充電容量為734.6mahg^-1。而沒有經過在空氣中煅燒的mos2/碳首次放電容量為726mahg^-1，首次可逆容量為605mahg^-1。圖4為mos1.9o0.1/碳和mos2/碳循環性能對比圖。從圖中可以看出22次循環之后mos1.9o0.1/碳的可逆容量為815mahg^-1,而mos2/碳材料的可逆容量為635mahg^-1。

實施例2為一種mos1.8o0.2/碳負極材料及其制備方法ⅱ

將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕紙巾轉移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。取濃度12mgml^-1的氧化石墨烯10ml均勻的涂覆在0.1g濕紙巾表面，干燥，然后將其與0.24g鉬酸鈉和0.76g硫脲放到水熱釜中200℃水熱24h。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。將該材料在管式爐中煅燒800℃，4h，煅燒的同時，提高了材料的結晶性和碳化程度，隨后將該材料在氧氣中500℃低溫煅燒1h，最終形成mos1.8o0.2/碳負極材料。該電極材料測試條件如實施例1中所述，作為鋰離子電池負極材料以100mag^-1電流密度進行充放電，首次可逆容量為660mahg^-1，22次循環之后的可逆容量為750mahg^-1。

實施例3一種mos1.7o0.3/碳負極材料及其制備方法ⅲ

將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕紙巾轉移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。取濃度12mgml^-1的氧化石墨烯10ml均勻的涂覆在0.1g濕紙巾表面，干燥，然后將其與0.24g鉬酸鈉和0.76g硫脲放到水熱釜中200℃水熱24h。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。將該材料在管式爐中煅燒800℃，4h，煅燒的同時，提高了材料的結晶性和碳化程度，隨后將該材料在氧氣中500℃低溫煅燒2h，最終形成mos1.7o0.3/碳負極材料。該電極材料測試條件如實施例1中所述，作為鋰離子電池負極材料以100mag^-1電流密度進行充放電，首次可逆容量為680mahg^-1，20次循環之后的可逆容量為770mahg^-1。