[發明專利]一種氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷納米復合材料的制備方法及制備的電池正極材料

在審

• 申請號: 202211577352.4
• 申請日: 2022-12-09
• 公開（公告）號: CN115784200A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李娟;陳慶文;楊麗楠
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01G39/06;C01G51/00;H01M4/36;H01M4/62
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 徐素柏

1.一種氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，包括如下步驟

制備前驅體ZIF-67：將鈷源水溶液與二甲基咪唑水溶液混合，常溫下磁力攪拌，離心分離固相后乙醇洗滌，干燥，得到前驅體六面體ZIF-67微粒；

將聚多巴胺包覆六面體ZIF-67：將ZIF-67微粒的醇分散液和鹽酸多巴胺的醇溶液混合后，常溫下磁力攪拌反應后，離心分離出固相，用乙醇洗滌，干燥，得到聚多巴胺包覆六面體ZIF-67納米微粒；

制備MoS₂/Co₉S₈@NC：將聚多巴胺包覆六面體ZIF-67納米微粒分散在葡萄糖水溶液中，依次加入四水合鉬酸銨與硫脲，于溫度180～220℃，壓力2～5 Mpa下水熱反應18～24 h，離心分離固相后，乙醇洗滌，干燥，高溫退火，得到MoS₂/Co₉S₈@NC。

2.根據權利要求1所述的氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述鈷源為六水合硝酸鈷或七水合硫酸鈷，所述鈷源與二甲基咪唑的物質的量的比為1：（16～100）。

3.根據權利要求2所述的氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述鈷源與水溶液的濃度為0.1～0.2mol/L，所述二甲基咪唑水溶液的濃度為0.25～1.60 mol/L。

4.根據權利要求1所述的氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，磁力攪拌反應時間為20 ～30min，醇溶劑洗滌2～4次，真空干燥，得到六面體ZIF-67。

5.根據權利要求1所述的氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，ZIF-67的醇分散液的分散濃度為0.01～0.02g/ mL，鹽酸多巴胺的醇溶液的濃度為0.005～0.010 g/ mL，所述醇溶液為甲醇或乙醇；磁力攪拌反應時間為18～24 h，反應后的產物用乙醇洗滌2～4次，真空干燥，得到聚多巴胺包覆的六面體ZIF-67納米微粒。

6.根據權利要求1所述的氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）包括如下分步：

3.1 制備濃度為0.01～0.1 mol/L的葡萄糖水溶液，將步驟2制得的聚多巴胺包覆六面體ZIF-67在超聲條件下分散至葡萄糖水溶液，繼續超聲并先后加入四水合鉬酸銨和硫脲，然后轉移至反應釜中，在溫度180～220℃，壓力為2～ 5 Mpa條件下，水熱反應18～24 h，將反應產物用乙醇洗滌，真空干燥，得到MoS₂/Co₉S₈@PDA微粒；

3.2 將MoS₂/Co₉S₈@PDA微粒置于管式爐，以2℃/min的升溫速率升溫至500～600℃，退火2～3 h，然后自然冷卻至室溫，得到MoS₂/Co₉S₈@NC微粒。

7.根據權利要求6所述的氮摻雜碳包覆的二硫化鉬/八硫化九鈷的納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟3.1中，聚多巴胺包覆六面體ZIF-67在葡萄糖水溶液中的分散濃度為0.75 mg/mL；聚多巴胺包覆六面體ZIF-67、四水合鉬酸銨和硫脲的質量比為（25～35）：1 : (25～50)。

8.一種鋰硫電池的正極材料，其特征在于，包括1～7任一項所述的MoS₂/Co₉S₈@NC微粒與升華硫按質量比為3 : (6～7) 混合后，在155℃下保持10～12 h，得到S/MoS₂/Co₉S₈@NC，然后將S/MoS₂/Co₉S₈@NC、導電炭黑和PVDF粘接劑按質量配比為 (8～10) : 1復合制備得到鋰硫電池的正極材料。