[發明專利]一種MoS2

有效

• 申請號: 202111084322.5
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113816425B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 許占位;王盈;陸凡宇;劉鑫悅;任宇川;嚴皓;黃劍鋒;楊軍
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學;陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;C01B32/354;C01B32/15;B82Y40/00;B82Y30/00;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 行博宇

本發明公開了一種MoS₂/氮摻雜碳/改性活性炭鈉離子電池負極材料及制備方法，先采用硝酸溶液水浴熱處理方法對活性炭進行改性得到改性活性炭，再采用原位固相法合成酞菁鐵/改性活性炭，最后將酞菁鐵/改性活性炭和硫粉混合后置于惰性氣氛中熱處理，酞菁鐵/改性活性炭高溫裂解成氮摻雜碳/改性活性炭，同時合成酞菁鐵/改性活性炭過程中產生的副產物三氧化鉬與高溫下的氣態硫作用原位生長二硫化鉬，得到MoS₂/氮摻雜碳/改性活性炭鈉離子電池負極材料。方法具有工藝簡單、重復性好以及安全性高等特點，制備出的材料具有高的比表面積，通過酞菁鐵裂解氮摻雜碳作為二硫化鉬/改性活性炭界面以提升儲鈉穩定性。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體涉及一種MoS₂/氮摻雜碳/改性活性炭鈉離子電池負極材料及制備方法。

背景技術

環境污染問題日益突出，風能、太陽能等清潔能源的利用越來越受到人民的關注，但是這些能源是間隙性的，限制了其發展和廣泛應用，大規模儲能技術是解決可再生能源高效利用瓶頸的關鍵技術。鋰離子電池是一種非常重要的儲能技術，廣泛應用于便攜式電子設備和新能源汽車，隨著電動汽車、智能電網的發展，鋰離子電池大規模發展受到鋰資源短缺和價格高昂的制約。鈉元素與鋰元素同主族，具有相似的電子構型及化學性質，且鈉儲量豐富，價格低廉，因而鈉離子電池被認為是最易替代鋰離子電池的二次可充電電池。石墨層間距0.335nm，作為鋰離子電池負極時理論比容量372mAh g^-1，然而，鈉石墨插層化合物難以形成，只有少量的Na⁺可以儲存在石墨中，因此可逆容量較低(≈35mAh g^-1)，不能滿足鈉離子電池的需求。

二硫化鉬(MoS₂)為二維層狀化合物，具有與石墨類似的結構，在S-Mo-S 層內的原子為強共價鍵結合，而S-Mo-S層間通過范德華力結合，層間距高達0.62 nm，為石墨層間距(0.335nm)的1.85倍，有利于半徑較大的鈉離子反復嵌入/ 脫出，理論比容量達670mAh g^-1，是最有潛力的鈉離子電池負極材料之一。然而 MoS₂片層在充放電過程中易堆疊，活性位點壞死，導致其循環穩定性差和倍率性能較差，而且MoS₂導電性差，限制了其應用。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種MoS₂/氮摻雜碳/改性活性炭鈉離子電池負極材料及制備方法，制備方法具有工藝簡單、周期短、重復性高、成本較低、環保和安全的優點，有利于規模化生產，制備的MoS₂/NC/FAC納米復合材料具有穩定的結構，用于鈉離子電池負極材料時具有優異的循環穩定性。

為了實現以上目的，本發明提供了一種MoS₂/氮摻雜碳/改性活性炭鈉離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)采用水浴加熱法，將活性炭轉移至硝酸溶液中攪拌并在50～100℃加熱保溫6～30小時，得到改性活性炭；

2)采用原位固相法，以0.41～1.71g的鄰苯二甲酸酐、1.02～2.56g的尿素、 0.16～2.48g的鉬酸銨和0.69～2.02g的六水合硫酸亞鐵銨為原料，以0.06～0.41g 的改性活性炭為基底，在270℃燒結并保溫2小時，合成出酞菁鐵/改性活性炭；

3)將等質量的酞菁鐵/改性活性炭和硫粉在惰性氣氛下在800～1000℃保溫 1～2小時，高溫裂解成氮摻雜碳同時原位生長二硫化鉬，即得到MoS₂/氮摻雜碳/ 改性活性炭鈉離子電池負極材料。

優選地，所述步驟1)中硝酸溶液的濃度為1～5mol/L。

優選地，所述步驟1)中保溫結束后對產物用水沖洗抽濾烘干。

優選地，所述步驟2)中鄰苯二甲酸酐、尿素、鉬酸銨、六水合硫酸亞鐵銨和改性活性炭混合研磨均勻后在馬弗爐中進行燒結。