[发明专利]一种碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料，由粒径为150‑350nm的硒化镍颗粒和包覆在其外的厚度为15～50nm的碳纳米片组成，所述碳纳米片形成三维花状结构。制备方法如下：边超声边将2‑甲基咪唑的乙醇溶液逐滴加入到六水合硝酸镍的乙醇溶液中，然后向混合溶液中逐滴加入苯并咪唑的乙醇溶液，室温下搅拌反应充分后，用无水乙醇洗涤至干净，烘干，获得前驱体；将前驱体与硒粉研磨均匀，氩气保护下500～800℃煅烧2～6h，自然冷却至室温，得到NiSe@C粉末。本发明制备的NiSe@C纳米花复合材料，能有效缓解金属硒化物电极材料在充放电过程中的体积膨胀问题，提高电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料及其制备方法，属于纳米复合材料技术领域。

背景技术

锂离子电池(LIBs)具有良好的电化学性能和成熟的生产工艺已经广泛应用于我们的日常生活，但因锂资源储量低和成本高而无法长期使用。由于钠离子电池 (SIBs)含有丰富的钠盐，且成本低廉，目前许多研究人员已经将注意力从LIBs转移到SIBs上。SIBs与LIBs具有相似的插层机理，但Na⁺半径较大且在主体材料中扩散较差，因此难以获得较好的倍率性能。对于SIBs的发展，主要的瓶颈在于寻找具有稳定的循环性能和优异的倍率性能的电极材料。

氧化物、合金、硫化物、磷化物和硒化物等电极材料得到了广泛的关注。在这些负极材料中，氧化物通常具有较低的可逆能力；合金负极在嵌钠/脱钠过程中体积膨胀较大导致循环性能较差；对于金属硒化物，其初始库仑效率远远高于氧化物，循环性能比硫化物和合金更稳定，但其导电性较差以及在充放电过程中存在着体积膨胀等问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料(NiSe@C)。具体技术方案如下：

一种碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料，所述复合材料由粒径为150-350nm的硒化镍颗粒和包覆在其外的厚度为15～50nm的碳纳米片组成，所述碳纳米片形成三维花状结构。

优选地，所述三维花状结构的平均直径为2～5μm。

本发明的目的之二是提供所述碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料的制备方法。具体技术方案如下：

所述碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)三维花状Ni(bim)(2-mim)前驱体的制备

将六水合硝酸镍、苯并咪唑与2-甲基咪唑按质量比为0.18～2.17:0.5～6:1称取，分别配制成六水合硝酸镍的乙醇溶液、苯并咪唑的乙醇溶液与2-甲基咪唑的乙醇溶液，边超声边将2-甲基咪唑的乙醇溶液逐滴加入到六水合硝酸镍的乙醇溶液中，形成混合溶液，然后将苯并咪唑的乙醇溶液逐滴加入到混合溶液中，在室温下搅拌20～60min后，用无水乙醇洗涤至干净，烘干，获得Ni(bim)(2-mim)前驱体；

(2)碳包覆硒化镍NiSe@C的制备

将步骤(1)所得Ni(bim)(2-mim)前驱体与硒粉按质量比1:1.5～3.5研磨均匀，在氩气气氛下进行煅烧，煅烧温度为500～800℃，煅烧时间是2～6h，自然冷却至室温，得到碳包覆硒化镍超薄纳米片复合材料NiSe@C粉末。

优选地，步骤(1)所述烘干工艺为：100～150℃鼓风干燥箱中干燥16～48h。

优选地，步骤(2)所述煅烧的升温速度为1～3℃/min。

优选地，步骤(1)所述六水合硝酸镍的乙醇溶液的浓度为10～20g/L，苯并咪唑的乙醇溶液的浓度为35～45g/L，2-甲基咪唑的乙醇溶液的浓度为6.9～83g/L。

本发明的有益效果：