[发明专利]MoP@C纳米线及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成的MoP@C纳米线的制备方法，其由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成，所述的纳米线长度为2‑4微米，直径100‑200纳米，具有丰富的孔结构，其主要孔径在15‑20纳米，BET比表面积可达26m²/g，并且其碳包覆的碳层厚度为2‑5纳米。本发明的有益效果是：基于纳米结构优化机制，本发明通过简单快捷的方法合成了由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成的MoP@C纳米线。将本发明制备的由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成的MoP@C纳米线作为钠离子电容器负极材料时，展示了优异的倍率与循环稳定性。并与Na₃V₂O₂(PO₄)₂F组装成的全电容表现出优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及一种由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成的MoP@C纳米线的制备方法，该材料可作为高倍率长寿命钠离子电容器负极活性材料。

背景技术

在我们的日常生活中，锂离子电池广泛应用在便携式电子设备、电动汽车等领域，与其他类型的能源存储装置相比，锂离子电池有较高的能量密度、没有记忆效应和较长的循环特性等优点，但是，由于地球上锂资源的短缺与日益上涨的价格，因此开发高功率、低成本的钠离子存储体系是目前极具前景的研究方向。。

钠离子与锂离子同属于第一主族，具有相似的物理化学性质，但是，由于钠离子的离子半径是锂离子的1.43倍，导致钠离子在进行可逆脱嵌的时候更容易破坏材料的结构和更慢的离子扩散速率。因此较慢的离子扩散速率和较大的体积膨胀导致存储钠离子的负极材料具有比较差的倍率性能和循环稳定性，限制了其在大规模能源存储装置的应用。

近年来，纳米材料因为其能提供很大的比表面积、纳米材料的小尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应等一系列优异特性而在电化学领域得到了广泛的关注。全球纳米材料的年产值已经达到500亿美元，意味着纳米材料在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。电极材料纳米化可以增大电极材料与电解质的接触面积，缩短离子的扩散距离，进而展现优异的倍率性能。同时，纳米结构有助于应力释放，保持结构的稳定性，进一步得到更优异的循环寿命。

过渡金属磷化物因其具有高的理论比容量和低的嵌入电位，被当作是负极材料的首选之一。但是由于在反应过程中的体积膨胀和极化问题，使得过渡金属磷化物的循环稳定性有一定缺陷，另外，过渡金属磷化物的导电性也是制约其发展的一大问题，因此引入具有良好导电性的碳材料是一种非常有效的策略。综上所述，设计合成具有高导电性的磷化钼纳米结构是获得高性能钠离子电容器负极材料的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成的MoP@C纳米线及其制备方法，其工艺简单，所得的由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成的MoP@C纳米线作为钠离子电容器负极材料，并与Na₃V₂O₂(PO₄)₂F组装成的全电容具有优异的电化学性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：MoP@C纳米线，其由碳包覆的MoP纳米颗粒搭接而成，所述的纳米线长度为2-4微米，直径100-200纳米，具有丰富的孔结构，其主要孔径在15-20纳米，BET比表面积可达26m²/g，并且其碳包覆的碳层厚度为2-5纳米。

所述的MoP@C纳米线的制备方法，包括有以下步骤：

1)将钼酸氨溶解于去离子水中，充分搅拌至全部溶解；

2)将苯胺溶液加入步骤1)所得溶液中，持续搅拌至溶液混合均匀；

3)将配置好的盐酸溶液加入步骤2)所得的溶液，使得溶液呈酸性；

4)将步骤3)所得混合物在水浴条件下反应得到白色沉淀；