具有大層間距MoS2@C空心球高性能鋰離子負極材料的制備方法與流程

本發明涉及具有大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料的制備方法，具體涉及一種利用液相法先合成前驅體，再通過氣相方法將前驅體轉變成形貌和尺寸可控具有大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料的方法，所得到的大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料具有尺寸均勻，導電性好，儲鋰容量高等優點。

背景技術：

微納米空心結構由于具備比表面積大、密度低、擴散路徑短等特點在微納米反應器、催化、能量轉換與儲存、藥物負載和傳感器等方面有重要的應用。

目前，鋰離子電池負極材料主要是石墨(理論容量為372mahg-1)，正極材料主要是鋰金屬氧化物或磷酸鹽(容量低于200mahg-1)。當前的主要研究集中在尋找可替代的新型高容量金屬氧化物或者硫化物，但是這些基于轉換機制和合金化機制的電極材料面臨在充放電過程中存在巨大的體積膨脹問題。設計和合成空心微納米結構電極材料能夠有效緩釋體積膨脹效應，有利于縮短電子和離子擴散路徑，多孔的比表面更有利于電極/電解液界面浸潤。

mos2作為典型的二維類石墨烯材料，其670mahg-1的高理論容量在鋰離子電池負極材料方面被廣泛研究。然而，低的電導率以及在脫-嵌鋰過程中巨大的體積效應等限制了它的發展。目前，眾多研究者試圖通過納米化、結構設計和碳包覆等方法來解決這些缺陷。空心結構mos2因其納米化的結構單元能夠縮短li⁺的擴散路徑、緩釋充放電過程中的應力，而且由于空心結構高的比表面積提供了更多的活性位點使得儲鋰容量更高。因此，微納米空心結構mos2兼具熱力學與動力學上的雙重優勢。

對于mos2這一類石墨烯材料而言，具有大層間距甚至單層的結構具有不同于體相的電子結構，具有更高的電子電導率(10–100scm^-1)和更豐富的活性中心，并且能夠為li+、na+等提供快速的擴散通道，這在設計電化學儲能材料方面(如高容量和高倍率性能等方面)具有明顯優勢。到目前為止，通過氣相方法合成形貌和尺寸可控，尤其是空心結構mos2的方法未見報道。

技術實現要素：

本發明涉及具有大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料的制備方法，具體涉及一種利用液相法先合成前驅體，再通過氣相方法將前驅體合成形貌和尺寸可控具有大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料的方法，所得到的大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料具有尺寸均勻，導電性好，儲鋰容量高等優點，且易于批量生產。

本發明先通過液相法制備前驅體，再通過氣相方法將前驅體合成形貌和尺寸可控具有大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料，其具體制備工藝為：

稱取一定量磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于去離子水中，將吡咯溶于無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應8h-16h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥8h-16h。將所得產物作為前驅體和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫一定時間，800℃保溫一定時間。前后升溫速率分別為1℃min-1和3℃min-1。

所述的制備方法，其特征在液相法合成前驅體方法為：稱取4.38g磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于200ml去離子水中，將吡咯840μl溶于50ml無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應12h-24h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥8h-16h，得到所需前驅體。

所述的制備方法，氣相方法將前驅體轉變成形貌和尺寸可控具有大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料的方法為：權利要求合成的前驅體和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫5h-10h，800℃保溫1h-3h，前后升溫速率分別為1℃min^-1和3℃min^-1。

本發明所涉及產品工藝簡單易實現，產品質量穩定且工藝重復性能好，反應參數容易控制、安全可靠、原材料廉價易得，以及易于放大和工業化生產等優點；所制備的大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料具有尺寸均勻，導電性好，儲鋰容量高等優點。

附圖說明

圖1為實施例1所示產物的掃描電鏟(sem)形貌照片；

具體實施方式

實施例1

稱取4.38g磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于200ml去離子水中，將吡咯840μl溶于50ml無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應12h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥8h。將所得產物和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫5h，800℃保溫1h。前后升溫速率分別為1℃min^-1和3℃min^-1。

實施例2

稱取4.38g磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于200ml去離子水中，將吡咯840μl溶于50ml無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應16h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥10h。將所得產物和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫8h，800℃保溫2h。前后升溫速率分別為2℃min^-1和3℃min^-1。

實施例3

稱取4.38g磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于200ml去離子水中，將吡咯840μl溶于50ml無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應16h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥18h。將所得產物和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫5h，800℃保溫2h。前后升溫速率分別為2℃min^-1和3℃min^-1。

實施例4

稱取4.38g磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于200ml去離子水中，將吡咯840μl溶于50ml無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應16h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥18h。將所得產物和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫5h，800℃保溫2h。前后升溫速率分別為1℃min^-1和3℃min^-1。

實施例5

稱取4.38g磷鉬酸(h3pmo12o40·nh2o)溶于200ml去離子水中，將吡咯840μl溶于50ml無水乙醇后逐滴加入上述溶液，不斷攪拌，在室溫下反應16h，將得到的藍色沉淀離心，在60℃干燥16h。將所得產物和硫磺按質量比1:2放置在管式爐中，硫磺前置，在ar氣氣流中在600℃保溫8h，800℃保溫1h。前后升溫速率分別為3℃min^-1和3℃min^-1。

從本發明制得的大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料測試結果來看，本發明所得到的大層間距mos2@c空心球高性能鋰離子負極材料具有尺寸均勻，導電性好，儲鋰容量高等優點。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。