[發明專利]一種非石墨化碳和聚吡咯協同包覆硫的制備方法

在審

• 申請號: 201710200788.4
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106876677A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 金波;李珊珊;蔣青
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/38;H01M4/60;H01M4/62
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 朱世林

1.一種非石墨化碳和聚吡咯協同包覆硫的制備方法，其特征在于：

非石墨化碳/硫/聚吡咯復合材料以非石墨化碳作為導電改性相、聚吡咯作為包覆相，以此增強該復合材料的充放電循環性能,該制備方法選用模板法制備的管狀聚吡咯、五水合硫代硫酸鈉、濃鹽酸和吡咯單體作為出發物質，采用熱處理、原位沉淀法、原位化學氧化聚合法合成后，經離心分離、洗滌、干燥及熱處理得到非石墨化碳/硫/聚吡咯復合材料，具體制備步驟如下：

(1)采用模板法制備管狀聚吡咯：將1.0-3.0克六水合三氯化鐵加入到50-150毫升的甲基橙溶液中，常溫下攪拌5-30分鐘；然后滴加0.1-0.7克精餾過的吡咯單體，常溫下反應6-24小時，得到管狀聚吡咯；

(2)將步驟(1)得到的管狀聚吡咯置于氬氣保護的管式爐中700-950攝氏度下進行熱處理2-6小時，得到非石墨化碳；

(3)將步驟(2)得到的非石墨化碳0.1-0.5克加入到100-600毫升的去離子水中進行超聲10-60分鐘，待分散均勻后加入五水合硫代硫酸鈉5-10克，用移液槍逐滴加入濃鹽酸3-10毫升，室溫下攪拌反應6-24小時；然后將反應后的混合液置于冰水浴中，持續攪拌反應，加入1-5克對甲基苯磺酸鈉，在混合液中加入0.1-0.5克吡咯單體；然后將1-5克三氯化鐵溶于10-50毫升去離子水中，配置三氯化鐵溶液，向所制備的混合液中緩慢滴加三氯化鐵溶液，0-10攝氏度環境下反應6-24小時；所制備的黑色沉淀用去離子水和乙醇離心洗滌，干燥后即得到三元復合材料；

(4)將步驟(3)得到的三元復合材料置于150-300攝氏度氬氣保護下的密封管式爐中，熱處理3-6小時，得到最終的非石墨化碳/硫/聚吡咯復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種非石墨化碳和聚吡咯協同包覆硫的制備方法，其特征在于：

(1)采用模板法制備管狀聚吡咯：將1.01克六水合三氯化鐵加入到50毫升的甲基橙溶液中，常溫下攪拌5分鐘；然后滴加0.1克精餾過的吡咯單體，常溫下反應6小時，得到管狀聚吡咯；

(2)將步驟(1)得到的管狀聚吡咯置于氬氣保護的管式爐中700攝氏度下進行熱處理2小時，得到非石墨化碳；

(3)將步驟(2)得到的非石墨化碳0.1克加入到100毫升的去離子水中進行超聲10分鐘，待分散均勻后加入五水合硫代硫酸鈉5.12克，用移液槍逐滴加入濃鹽酸3毫升，室溫下攪拌反應6小時；然后將反應后的混合液置于冰水浴中，持續攪拌反應，加入1.31克對甲基苯磺酸鈉，在混合液中加入0.1克吡咯單體；然后將1.12克三氯化鐵溶于10毫升去離子水中，配置三氯化鐵溶液，向所制備的混合液中緩慢滴加三氯化鐵溶液，1攝氏度環境下反應6小時；所制備的黑色沉淀用去離子水和乙醇離心洗滌，干燥后即得到三元復合材料；

(4)將步驟(3)得到的三元復合材料置于150攝氏度氬氣保護下的密封管式爐中，熱處理4小時，得到最終的非石墨化碳/硫/聚吡咯復合材料。

3.根據權利要求1所述的一種非石墨化碳和聚吡咯協同包覆硫的制備方法，其特征在于：

(1)采用模板法制備管狀聚吡咯：將2.03克六水合三氯化鐵加入到150毫升的甲基橙溶液中，常溫下攪拌15分鐘；然后滴加0.5克精餾過的吡咯單體，常溫下反應24小時，得到管狀聚吡咯；

(2)將步驟(1)得到的管狀聚吡咯置于氬氣保護的管式爐中900攝氏度下進行熱處理5小時，得到非石墨化碳；

(3)將步驟(2)得到的非石墨化碳0.3克加入到450毫升的去離子水中進行超聲30分鐘，待分散均勻后加入五水合硫代硫酸鈉9.93克，用移液槍逐滴加入濃鹽酸8毫升，室溫下攪拌反應24小時；然后將反應后的混合液置于冰水浴中，持續攪拌反應，加入2.62克對甲基苯磺酸鈉，混合液中加入0.3克吡咯單體；然后將3.63克三氯化鐵溶于30毫升去離子水中，配置三氯化鐵溶液，向所制備的混合液中緩慢滴加三氯化鐵溶液，0攝氏度環境下反應24小時；所制備的黑色沉淀用去離子水和乙醇離心洗滌，干燥后即得到三元復合材料；

(4)將步驟(3)得到的三元復合材料置于155攝氏度氬氣保護下的密封管式爐中，分別進行熱處理3小時，得到最終的非石墨化碳/硫/聚吡咯復合材料。