[发明专利]一种氮掺杂碳包覆的金属硫化物异质结材料、制备方法及电池应用

权利要求书

1.一种氮掺杂碳包覆的金属硫化物异质结材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚乙烯吡喏烷酮、铋源和第一硫源溶解于溶剂I中，通过水热反应，制备前驱物I；

(2)将步骤(1)得到的前驱物I、钼源和第二硫源溶解于溶剂II中，水热反应，得到前驱物II；

(3)将步骤(2)得到的前驱物II和盐酸多巴胺溶解于缓冲溶液中，搅拌得到碳包覆前驱物III；

(4)将步骤(3)得到的碳包覆前驱物III和第三硫源在氮气氛围中，保温，即得到氮掺杂碳包覆的金属硫化物异质结材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应的温度为120～200℃，优选为150℃；所述水热反应的时间为6～24h，优选为12h；

优选地，步骤(1)中，所述溶剂I为水；

优选地，步骤(1)中，所述铋源为含铋化合物，所述含铋化合物选自氧化铋、氯化铋、硫酸铋和五水合硝酸铋中的任意一种或几种，进一步优选为氯化铋；

优选地，步骤(1)中，所述第一硫源为含硫化合物，所述含硫化合物选自硫代硫酸钠、硫粉、硫脲和二硫化碳中的任意一种或几种，进一步优选为硫代硫酸钠；

优选地，步骤(1)中，所述铋源和第一硫源的铋元素与硫元素的摩尔比为0.1～2:1，进一步优选为0.4:1；

优选地，步骤(1)还包括洗涤、离心和干燥；

优选地，步骤(1)中，所述聚乙烯吡喏烷酮、铋源和第一硫源依次溶解于溶剂I中。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水热反应的温度为180～220℃，优选为200℃；所述水热反应的时间为12～48h，优选为24h；

优选地，步骤(2)中，所述溶剂II为水和有机溶剂的混合溶液；所述有机溶剂选自乙醇、乙二醇、丙三醇和N,N二甲基甲酰胺中的任意一种或几种，优选为乙二醇；所述混合溶液中水和有机溶剂的体积比为0.2～5:1，优选为1:1；

优选地，步骤(2)中，所述钼源为含钼化合物，所述含钼化合物选自氯化钼、钼酸、二水合钼酸钠和钼酸铵中的任意一种或几种；进一步优选为二水合钼酸钠；

优选地，步骤(2)中，所述第二硫源为含硫化合物，所述含硫化合物选自硫代硫酸钠、硫粉、硫脲和二硫化碳中的任意一种或几种，进一步优选为硫脲；

优选地，步骤(2)中，所述前驱物I的铋元素、钼源的钼元素和第二硫源的硫元素的摩尔比为0.5～5:1:2～10，进一步优选为1.5:1:6；

优选地，步骤(2)还包括洗涤、离心和干燥；

优选地，步骤(2)中，所述前驱物I、钼源和第二硫源依次溶解于溶剂II中。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碳包覆前驱物III和盐酸多巴胺的质量比为2～10:1，进一步优选为10:3；

优选地，步骤(3)中所述缓冲溶液的pH为7-13，进一步优选为pH为8.5的0.01M的Tris-HCl缓冲溶液；

优选地，步骤(3)中，所述搅拌的转速为100-800转/分钟，优选为400转/分钟；所述搅拌的时间为3～24h，优选为12h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)还包括洗涤、离心和干燥；

优选地，步骤(3)中，所述前驱物II溶解于缓冲溶液中，然后再加入盐酸多巴胺。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述保温的温度为400～800℃，优选为600℃；所述保温的时间为1～6h，优选为2h；

优选地，步骤(4)中，所述保温的升温速率为1～10℃/min，优选为5℃/min；

优选地，步骤(4)中，所述第三硫源为含硫化合物，所述含硫化合物选自硫代硫酸钠、硫粉、硫脲和二硫化碳中的任意一种或几种，进一步优选为硫脲；

优选地，步骤(4)中，所述第三硫源和碳包覆前驱物III的质量比为5～30，进一步优选为20。

7.根据权利要求1-6任一所述的制备方法得到的氮掺杂碳包覆的金属硫化物异质结材料。