[发明专利]一种石墨烯包裹的双金属硒化物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯包裹的双金属硒化物材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：（1）将钴盐、镍盐、聚乙烯吡咯烷酮和均苯三甲酸在溶剂中进行溶剂热反应，得反应产物NiCo‑MOF；（2）将NiCo‑MOF进行硒化和碳化处理，得产物NiCoSe₄；（3）将NiCoSe₄和氧化石墨烯GO进行溶剂热反应，得石墨烯包裹的双金属硒化物材料。本发明提供的石墨烯包裹的双金属硒化物材料具有介孔性质和较大的比表面积，这不仅增加了钠离子和表面作用、增强导电性，而且缓解双金属硒化物充放电过程中体积膨胀导致的结构坍塌问题，有效的提高了电池的循环性能。

技术领域

本发明属于钠离子负极材料制备方法以应用领域，主要涉及一种石墨烯包裹的双金属硒化物材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池(LIBs)长期占据市场主导地位，具有容量大、电压高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被认为是目前储能应用的首选。然而，由于目前锂资源昂贵，锂的短缺，限制了其进一步的发展。钠离子电池和锂离子电池相比，钠离子电池以其低廉的成本、丰富的资源和锂具有相似的理化性质优势受到了很多研究者的关注，有望在大规模地储能应用中取代锂离子电池。

尽管钠离子电池的负极材料引起很多研究者关注，并且具有许多优点，然而依然存在以下严重问题：由于Na⁺离子的离子半径较大，扩散动力学较慢，因而电池的循环和倍率性能较差。因此寻找合适的宿主材料来有效且可逆地容纳Na⁺离子是非常必要的。

目前，对于负极材料的研究相对丰富，这些材料包括有前途的高容量金属(P、Sn、Ge和Sb)和金属化合物(氧化物、磷化物、硫化物和硒化物)。硒化金属由于其资源丰富、成本低廉、理论储钠能力强等优点，在上述各种SIBs负极材料中得到了广泛的关注。然而，它们的低速率能力是由于它们的电导率普遍较差。此外，它们在连续放电/充电过程中体积变化较大，导致循环稳定性差。精心设计的石墨烯杂化是解决上述两个问题的有效途径。因此，我们基于NiCo-MOF作为前驱体合成的NiCo-MOF复合材料，再与石墨烯杂化来解决导电性差和循环过程中体积膨胀的问题。

发明内容

为了提高双金属硒化物导电性，本发明的目的在于提供一种石墨烯包裹的双金属硒化物材料及其制备方法和应用。用NiCo-MOF作为前驱体，然后在管式炉中550^oC一步硒化和碳化12h合成NiCoSe₄最后95^oC水热包裹石墨烯得到NiCoSe₄@rGO。

本发明的目的至少是通过以下技术方案之一实现的。

本发明的目的是提供一种石墨烯包裹的双金属硒化物材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将钴盐、镍盐、聚乙烯吡咯烷酮和均苯三甲酸在溶剂中进行溶剂热反应，得反应产物NiCo-MOF；

（2）将NiCo-MOF进行硒化和碳化处理，得产物NiCoSe₄；

（3）将NiCoSe₄和氧化石墨烯GO进行溶剂热反应，得石墨烯包裹的双金属硒化物材料。

优选地，步骤（1）中的钴盐包括六水硝酸钴、六水硫化钴、硫酸钴中的一种以上；镍盐包括六水硝酸镍、六水氯化镍、六水硫酸镍中的一种以上。

优选地，步骤（1）中钴盐中钴离子和镍盐中镍离子的物质的量比为（1~2）：（2~1）。

优选地，步骤（1）中所述溶剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和水三者的混合溶剂，混合溶剂中乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和水的体积比为（1~1.5）：（1~2）：（1~3）。

优选地，步骤（1）中溶剂热反应的温度为120~180^oC，反应时间为3~12h。