[發(fā)明專利]一種碳修飾MoS

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710448670.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107342404B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 陶華超;杜少林;張亞瓊;楊學林
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 42103 宜昌市三峽專利事務所
• 代理人: 蔣悅

本發(fā)明公開了一種碳修飾MoS₂/MoO₂雙相復合材料及其制備方法，屬于電化學和新能源材料領(lǐng)域。本發(fā)明直接將氧化石墨烯與碳納米管、鉬酸銨、硫脲混合，用稀鹽酸與氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，之后經(jīng)攪拌、超聲后水熱。水熱得到的產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇清洗數(shù)次后進行常溫真空干燥，之后在氣氛保護下煅燒即得到目標產(chǎn)物。通過調(diào)節(jié)混合液酸堿度，可以一步制備出MoS₂/MoO₂雙相的泡沫狀復合材料。層狀的石墨烯與棒狀碳納米管在材料內(nèi)部形成穩(wěn)定的三維導電網(wǎng)絡，二硫化鉬提供了高的比電容，二氧化鉬提高材料的導電性。該泡沫復合材料作為鋰離子電池負極材料，表現(xiàn)出了高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種碳修飾MoS₂/MoO₂雙相泡沫復合材料及其制備方法，屬于電化學和新能源材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二氧化鉬具有金紅石結(jié)構(gòu)，其主體結(jié)構(gòu)由鉬離子和氧離子通過[MoO₆]八面體共角構(gòu)成，半徑小的鋰離子不僅可以嵌入到八面體內(nèi)部也可以進入到八面體之間而不造成結(jié)構(gòu)的重整，其理論嵌鋰容量為838 mAh/g，遠高于目前商業(yè)化石墨負極材料；同時具有類金屬的低電阻率（8.8×10^-5Ω^.cm）、高熔點、高化學穩(wěn)定性以及無毒性，使其在鋰離子電池負極材料應用方面具有極大的潛力。但二氧化鉬在鋰離子負極材料領(lǐng)域的應用被循環(huán)穩(wěn)定性和容量衰減等問題制約。二維層狀納米材料因為有了通向低維體系的新方法而受到廣泛關(guān)注，二硫化鉬是準二維層狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)典型的S-Mo-S三層式結(jié)構(gòu)，其各層之間通過范德華力相互作用，有利于鋰離子的嵌入，作為鋰離子電池負極理論容量大（~670 mAh/g）。二硫化鉬在充放電過程中會產(chǎn)生體積變化，破壞材料的結(jié)構(gòu)從而降低材料的循環(huán)穩(wěn)定性。DavidMitlin等人通過硫修飾多孔三維MoO₂以制備出由多層MoS₂覆蓋MoO₂的三維納米多孔網(wǎng)狀復合材料，用作鋰離子電池負極表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，在100 mA/g的電流密度下首次放電比容量達到1233 mAh/g，循環(huán)80次后任有1171 mAh/g（J. Phys. Chem. C 2014, 118, 18387?18396）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種碳修飾MoS₂/MoO₂雙相泡沫復合材料及其制備方法。該方法是將氧化石墨烯與碳納米管、四水和鉬酸銨、硫脲混合均勻后水熱，水熱后的產(chǎn)物經(jīng)常溫真空干燥后在保護氣氛下煅燒，最終形成碳修飾MoS₂/MoO₂雙相材料。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：碳修飾MoS₂/MoO₂雙相泡沫復合材料的制備方法，將氧化石墨烯與處理過的碳納米管、四水合鉬酸銨、硫脲混合均勻后用鹽酸與氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，攪拌、超聲后進行水熱反應，水熱后的產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇清洗數(shù)次后常溫真空干燥，常溫真空干燥，常溫真空干燥后的材料在氮氣氣氛下煅燒得到目標產(chǎn)物，即碳修飾MoS₂/MoO₂雙相泡沫復合材料。

所述的水熱反應溫度為180-220℃，水熱反應時間為20-30h。

為了保持其三維多孔的泡沫結(jié)構(gòu)，所述的水熱后的產(chǎn)物在-50℃下真空冷凍干燥，干燥時間為24h。冷凍干燥之后的樣品保持了三維的泡沫結(jié)構(gòu)。

所述的煅燒溫度為600-900℃，煅燒時間為2-6h。

所述的處理過的碳納米管即碳納米管于Ar/H₂氣氛下煅燒，煅燒溫度500-600℃，煅燒時間1-3小時。煅燒之后的碳納米管置于濃度為70%的HNO₃中在60℃下浸泡1-2小時。處理之后的碳納米管表面含有含氧官能團，具有良好的親水性。