[发明专利]一种MoO3

说明书

本发明涉及纳米材料技术领域，具体为一种MoO₃/rGO‑N纳米复合材料及其制备方法和其在锂离子电池中的应用。本发明的MoO₃/rGO‑N纳米复合材料中，三维氮掺杂还原氧化石墨烯复合物片层为三氧化钼的生长提供了基底，可以使三氧化钼均匀地分散、生长在三维氮掺杂还原氧化石墨烯的表面，这种结构的MoO₃/rGO‑N纳米复合材料结合了三维氮掺杂还原氧化石墨烯导电性好和MoO₃纳米片离子、电子传输距离短的优点，既可以提高材料整体的导电性能，也可有效地缓解三氧化钼纳米颗粒在充电/放电过程中的体积变化和聚集，保持良好的结构完整性，具有良好的电化学性能，能够作为锂电池的负极材料使用。本发明制备方法工艺简单、产率高、易扩大生产。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种MoO₃/rGO-N纳米复合材料及其制备方法和其在锂离子电池中的应用。

背景技术

目前锂离子电池的负极材料主要是石墨类材料，但石墨类材料的能量密度低，严重制约了锂电行业的高速发展。过渡金属氧化物因其理论容量高、易于大量制备、环境友好等优点，而被认为是很有发展前景的锂离子电池负极材料。到目前为止，已成功地制备了大量的不同形貌、不同尺寸、不同结构的过渡金属氧化物，其中包括氧化钼、氧化钴、氧化铁、氧化镍、氧化锰、氧化锌等，将其作为锂离子电池负极材料，都表现出超高的储锂性能。在这些过渡金属氧化物中，MoO₃拥有较高的理论容量(1117mA h g^-1)，而引起了科研工作者的研究兴趣。但是MoO₃的电子导电率低，极化严重，而且在充放电过程中会产生巨大的体积变化，严重制约了MoO₃的实际应用。为了解决这一类问题，科研工作者们做了大量的探索，总结来说主要包括以下两点，一是将MoO₃的颗粒尺寸降到纳米级别。MoO₃的纳米化不但可以明显地增大MoO₃与电解液的接触面积，而且能够减小电子在MoO₃内部的传输距离。二是将MoO₃与导电性更好的碳材料复合。碳材料不但能够提升电极的导电性，而且能够缓解MoO₃在充放电过程中的体积变化，进而提升MoO₃的循环稳定性能和倍率性能。

石墨烯作为一种先进的碳材料，因其电导率高、比表面积大、热导率高等优点而被认为是锂离子电池复合电极材料的理想成分。但是石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，其表面相对较为稳定，不利于与过渡金属氧化物、硫化物、磷化物等形成稳定的化学键，因而在与锂电材料进行复合时，只能形成一种混合材料，达不到理想的复合材料的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种三氧化钼可均匀分散、生长在三维氮掺杂还原氧化石墨烯表面或内部的MoO₃/rGO-N复合材料；以及利用廉价易得的原料制备MoO₃/rGO-N复合材料的方法，该制备方法工艺简单、产率高、易扩大生产；本发明的MoO₃/rGO-N复合材料拥有良好的导电性能，并能在充放电过程中保持良好的结构完整性，能够作为锂电池的负极材料使用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种MoO₃/rGO-N复合材料，包括氮掺杂的氧化还原石墨烯和生长在氮掺杂的氧化还原石墨烯表面的片状MoO₃，所述复合材料具有三维多孔结构。

一种MoO₃/rGO-N复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯、钼酸盐及铵盐的水溶液置于100-160℃的环境下加热回流2-6h，得到均匀分散的混合溶液；所述氧化石墨烯、钼酸盐和铵盐的质量比为1：(4-8)：(20-60)。