[发明专利]一种MoS2

说明书

本发明公开了一种MoS₂/氮掺杂碳/改性活性炭钠离子电池负极材料及制备方法，先采用硝酸溶液水浴热处理方法对活性炭进行改性得到改性活性炭，再采用原位固相法合成酞菁铁/改性活性炭，最后将酞菁铁/改性活性炭和硫粉混合后置于惰性气氛中热处理，酞菁铁/改性活性炭高温裂解成氮掺杂碳/改性活性炭，同时合成酞菁铁/改性活性炭过程中产生的副产物三氧化钼与高温下的气态硫作用原位生长二硫化钼，得到MoS₂/氮掺杂碳/改性活性炭钠离子电池负极材料。方法具有工艺简单、重复性好以及安全性高等特点，制备出的材料具有高的比表面积，通过酞菁铁裂解氮掺杂碳作为二硫化钼/改性活性炭界面以提升储钠稳定性。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种MoS₂/氮掺杂碳/改性活性炭钠离子电池负极材料及制备方法。

背景技术

环境污染问题日益突出，风能、太阳能等清洁能源的利用越来越受到人民的关注，但是这些能源是间隙性的，限制了其发展和广泛应用，大规模储能技术是解决可再生能源高效利用瓶颈的关键技术。锂离子电池是一种非常重要的储能技术，广泛应用于便携式电子设备和新能源汽车，随着电动汽车、智能电网的发展，锂离子电池大规模发展受到锂资源短缺和价格高昂的制约。钠元素与锂元素同主族，具有相似的电子构型及化学性质，且钠储量丰富，价格低廉，因而钠离子电池被认为是最易替代锂离子电池的二次可充电电池。石墨层间距0.335nm，作为锂离子电池负极时理论比容量372mAh g^-1，然而，钠石墨插层化合物难以形成，只有少量的Na⁺可以储存在石墨中，因此可逆容量较低(≈35mAh g^-1)，不能满足钠离子电池的需求。

二硫化钼(MoS₂)为二维层状化合物，具有与石墨类似的结构，在S-Mo-S 层内的原子为强共价键结合，而S-Mo-S层间通过范德华力结合，层间距高达0.62 nm，为石墨层间距(0.335nm)的1.85倍，有利于半径较大的钠离子反复嵌入/ 脱出，理论比容量达670mAh g^-1，是最有潜力的钠离子电池负极材料之一。然而 MoS₂片层在充放电过程中易堆叠，活性位点坏死，导致其循环稳定性差和倍率性能较差，而且MoS₂导电性差，限制了其应用。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种MoS₂/氮掺杂碳/改性活性炭钠离子电池负极材料及制备方法，制备方法具有工艺简单、周期短、重复性高、成本较低、环保和安全的优点，有利于规模化生产，制备的MoS₂/NC/FAC纳米复合材料具有稳定的结构，用于钠离子电池负极材料时具有优异的循环稳定性。

为了实现以上目的，本发明提供了一种MoS₂/氮掺杂碳/改性活性炭钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)采用水浴加热法，将活性炭转移至硝酸溶液中搅拌并在50～100℃加热保温6～30小时，得到改性活性炭；

2)采用原位固相法，以0.41～1.71g的邻苯二甲酸酐、1.02～2.56g的尿素、 0.16～2.48g的钼酸铵和0.69～2.02g的六水合硫酸亚铁铵为原料，以0.06～0.41g 的改性活性炭为基底，在270℃烧结并保温2小时，合成出酞菁铁/改性活性炭；

3)将等质量的酞菁铁/改性活性炭和硫粉在惰性气氛下在800～1000℃保温 1～2小时，高温裂解成氮掺杂碳同时原位生长二硫化钼，即得到MoS₂/氮掺杂碳/ 改性活性炭钠离子电池负极材料。

优选地，所述步骤1)中硝酸溶液的浓度为1～5mol/L。

优选地，所述步骤1)中保温结束后对产物用水冲洗抽滤烘干。

优选地，所述步骤2)中邻苯二甲酸酐、尿素、钼酸铵、六水合硫酸亚铁铵和改性活性炭混合研磨均匀后在马弗炉中进行烧结。