[发明专利]二氧化钛掺杂氮化碳及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种二氧化钛掺杂氮化碳及其制备方法与应用。一种二氧化钛掺杂氮化碳的制备方法，包括以下步骤：将氮化碳加入到碱液中超声处理至所述氮化碳分散均匀得到第一分散液；再向所述第一分散液中加入二氧化钛进行超声处理至二氧化钛分散均匀得到第二分散液；及将所述第二分散液进行水热处理得到二氧化钛掺杂氮化碳。上述二氧化钛掺杂氮化碳的制备方法制备得到的二氧化钛掺杂氮化碳应用于锂硫电池隔膜，氮化碳和二氧化钛能发挥较好的协同作用，可以兼具对硫的较强的吸附作用，抑制多硫化物的穿梭效应，且有利于硫的氧化还原反应，从而提高电池的比容量及循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂二次电池制备技术领域，特别是涉及二氧化钛掺杂氮化碳及其制备方法与应用。

背景技术

随着先进电子设备，如手机、笔记本电脑等在我们生活中的作用越来越大，人们对能源储存系统的需求越来越高。在锂硫电池系统中，单质硫正极具有高达1675mAh·g^-1的理论比容量，与金属锂组成电池时，电池对的理论能量密度能达到2600Wh·kg^-1，另外硫单质具有资源丰富、环境友好、价格低廉等优点，锂硫电池已成为最有潜力的下一代高能量密度电池系统。但锂硫电池也存在着诸多问题有待解决，其中最为突出的是单质硫在放电过程中生成的多硫化物中间产物在电解质中的溶解，导致锂硫电池库伦效率低、容量衰减快、金属锂负极易腐蚀以及自放电现象严重等。

当前，在市场上应用的主要隔膜为聚丙烯、聚乙烯及其它们的复合物，只能起到防止电池正极、负极直接接触发生短路的作用。针对锂硫电池系统存在的问题，近年来部分学者在隔膜系统做了相关研究，例如在隔膜上涂覆一层阻隔层，包括石墨烯、碳纳米管、多孔碳等，能够在一定程度抑制多硫化物的“穿梭效应”，但是这些材料功能较单一，不能阻止多硫化物向负极扩散，仅起到物理阻隔的作用，从而导致目前改性的隔膜应用在锂硫电池中，库伦效率及循环稳定性不佳。因此，仍需开发一种新型的多功能隔膜来提高锂硫电池的性能。

发明内容

基于此，有必要针对目前锂硫电池库伦效率低及循环稳定性不佳的问题，提供一种二氧化钛掺杂氮化碳及其制备方法与应用。

一种二氧化钛掺杂氮化碳的制备方法，包括以下步骤：

将氮化碳加入到碱液中超声处理至所述氮化碳分散均匀得到第一分散液；

再向所述第一分散液中加入二氧化钛进行超声处理至二氧化钛分散均匀得到第二分散液；及

对所述第二分散液进行水热处理得到二氧化钛掺杂氮化碳。

在其中一个实施方式中，在所述将氮化碳加入到碱液中超声处理至所述氮化碳分散均匀得到第一分散液的步骤之前还包括对所述氮化碳进行剥离处理的步骤：

将所述氮化碳分散于浓硝酸中进行超声处理；及

对所述氮化碳进行洗涤至中性。

在其中一个实施方式中，在所述将氮化碳加入到碱液中超声处理至所述氮化碳分散均匀得到第一分散液的步骤之前还包括制备所述氮化碳的步骤：

将三聚氰胺分散于甲醇中得到三聚氰胺的甲醇分散液；

再向所述三聚氰胺的甲醇分散液中加入浓盐酸得到混合液；

将所述混合液进行干燥处理得到中间产物；及

在保护性气体气氛下，将所述中间产物在500℃～600℃下进行加热处理得到氮化碳。

在其中一个实施方式中，所述水热处理的温度为120℃～140℃，所述水热处理的时间为12h～36h。

在其中一个实施方式中，所述氮化碳与所述二氧化钛的质量比为10:1～10:4。

一种二氧化钛掺杂氮化碳，采用上述的二氧化钛掺杂氮化碳的制备方法制备得到。