[发明专利]一种SnSe量子点/CFF复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种SnSe量子点/CFF复合物及其制备方法和应用，制备方法以柔性基体碳纤维毡作为碳基体，以锡酸盐作为锡源，以还原性溶剂作为还原剂，采用简单的一步溶剂热法制备出了纯相的SnSe量子点/CFF复合物，碳纤维毡作为基体具有较大的比表面积，通过制备自支撑电极，合成电极材料的过程中无需粘接剂和导电剂的加入，活性物质占比大，由于碳纤维毡的存在可以提高负极材料的导电性，作为钠、钾离子电极材料具有较好的电化学性能；加入还原剂能够有效的与Sn²⁺络合，控制产物的尺寸，对于提升电化学性能更有效。本发明制备方法简单，重复性高，制备周期短，反应温度低，降低了能耗和生产成本，适合大规模生产制备。

技术领域

本发明属于电池材料制备领域，具体涉及一种SnSe量子点/CFF复合物及其制备方法和应用。

背景技术

由于电动汽车、智能电网等的大力发展使得具有高能量密度的锂离子电池成为研究的热点，但同时，锂资源储量有限，这使与锂位于同一主族的钠成为最有可能替代锂离子电池的二次电池，由于钠资源地球储量丰富，且成本低，大大降低了生产成本。然而，钠离子电池存在一个阻碍其发展的问题，目前所报道的电极材料的能量密度低于同种电极材料的锂离子电池，因此，开发具有高能量密度的二次电池电极材料非常重要。

第IV-VI族半导体化合物硒化锡能够形成多种化学计量比的化合物，例如SnSe，SnSe₂以及Sn₂Se₃，其中SnSe和SnSe₂有着比较广泛的应用前景。硒化亚锡(SnSe)是一种重要的半导体材料，禁带宽度大约为0.9eV，具有较好的电学、光学性能，被广泛应用于红外光电仪器和记忆切换开关、全息图的固相介质、锂离子/钠离子电池电极材料的研究、薄膜太阳能电池的吸收材料等方向。因此，对于硒化亚锡的研究是一个热点方向。近年来，作为钠离子/钾离子电池的负极材料更是成为研究的热点。

但目前而言，硒化亚锡作为二次离子电池负极材料的研究较少，原因主要在于其作为钠、钾离子电池负极材料的理论容量为738mAh g^-1，同其他合金类材料类似，其在充放电过程中也有较大的体积膨胀，导致其稳定性较差。通过查阅文献得知为了提高硒化锡的电子电导率、缓解体积膨胀，许多研究者将硒化锡与碳材料进行复合，一方面提高了复合材料的导电性，另一方面碳材料作为基体可以在一定程度上缓解放电过程的体积膨胀问题。

近年来，利用碳纤维布、碳纤维毡等碳基体材料制备电池负极材料的研究越来越多，例如：Zhian Zhang等以锡和硒粉作为原料，导电炭黑作为碳源，采用球磨的方法制备了硒化锡与碳的复合材料作为锂/钠离子电池负极，在一定程度上提升了复合材料的导电性；Long Zhang等通过球磨加电沉积的方法将使硒化锡纳米颗粒生长在碳纤维的内部，大大提高了复合材料的结构稳定性，缓解了充放电过程中的体积膨胀。由此可见，与碳复合的确是一种行之有效的提高硒化锡电化学性能的手段。但是目前所公开的制备方法，过程较为繁琐复杂，甚至使用大型昂贵设备。因此，开发一种制备方法简单，且能够有效调控产物结构的方法显得极为重要。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种SnSe量子点/CFF复合物及其制备方法和应用，制备方法简单，重复性高，所制备的SnSe量子点/CFF复合物为颗粒状的SnSe均匀的生长在碳纤维毡的表面，作为钠离子或钾离子电极材料具有较好的电化学性能。

为了实现以上目的，本发明提供了一种SnSe量子点/CFF复合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将碳纤维毡清洗后浸泡在浓硝酸中；

2)将0.06836～6.836g的锡酸盐和0.069～0.69g的表面活性剂加入到20～80mL的溶剂中，搅拌至完全溶解得到溶液A；

3)将0.0237～2.37g的硒粉加入到3～9mL的还原性溶剂中，搅拌至完全溶解得到溶液B，再将溶液B逐滴加入到溶液A中并搅拌均匀，得到混合溶液C；