[发明专利]具有三维结构的FeS2

说明书

本发明公开了一种具有三维结构的FeS₂纳米材料，其为具有三维多孔结构的FeS₂纳米链或具有三维结构的FeS₂纳米花瓣。本发明还提供了制备所述FeS₂纳米材料的方法，例如：通过磁场辅助超声喷雾热解方法制得所述FeS₂纳米链；或者，通过水热合成方法制得所述FeS₂纳米花瓣。本发明提供的FeS₂纳米材料具有三维结构，其电化学活性高、电学性能优异，且机械强度高，同时还具有相纯、结晶度高、不含杂质等优点，另外其制备工艺简单、成本低，产量高、适于规模化生产。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种电极材料及其制备方法、电极和电池。

背景技术

二硫化亚铁(FeS₂)由于其高的理论比容量(894mAh g^-1)、安全无毒、结构稳定、价格低廉以及自然界中储量丰富，越来越受到学术界和产业界的极大关注。但由于FeS₂在充放电过程中体积的剧烈变化以及一些不可逆的副反应导致其容量衰减很快，循环寿命短。众所周知，电极材料的形貌对其电化学性能有重要的影响，因而需要设计具有独特几何结构的FeS₂来缓解体积膨胀所带来的影响，从而提高其电化学储能性能。尽管当前研究人员们已可控合成出各种形貌的FeS₂，例如一维纳米结构纳米线、纳米片和纳米棒等，但基于这些形貌的Li/FeS₂电池取得的最高比容量(500个循环后维持在291mAh/g)仍然远远低于商业化应用的要求。而且现有的一维纳米结构的FeS₂纳米线、纳米片等制备工艺复杂、成本高，且制备的FeS₂含有硫等其他杂质，从而导致性能不稳定，最终不能满足实际应用需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有三维结构的FeS₂纳米材料、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种具有三维结构的FeS₂纳米材料，其为具有三维多孔结构的 FeS₂纳米链或具有三维结构的FeS₂纳米花瓣。

进一步的，所述FeS₂纳米材料为具有三维多孔结构的FeS₂纳米链，其尺寸为30～50nm，所含孔的孔径为20～300nm、孔隙率为10～30％，比表面积为30～40m²g^-1，且所述FeS₂纳米材料中FeS₂的含量在95％以上。

进一步的，所述FeS₂纳米材料为具有三维结构的FeS₂纳米花瓣，其尺寸为5～20μm，比表面积为5～10m²g^-1，且所述FeS₂纳米材料中FeS₂的含量在95％以上。

本发明实施例还提供了制作所述具有三维结构的FeS₂纳米材料的方法。

例如，所述制作方法包括：通过磁场辅助超声喷雾热解方法制得所述具有三维多孔结构的FeS₂纳米链。

又例如，所述制作方法包括：通过水热合成方法制得所述具有三维结构的FeS₂纳米花瓣。

本发明实施例还提供了所述具有三维结构的FeS₂纳米材料的用途，例如在制备电极材料、电极、电池中的用途。