[发明专利]一种C@MoSe2(1-x)S2x@NMWCNT三元异质结材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种用作钠离子电池负极的C@MoSesubgt;2(1‑x)/subgt;Ssubgt;2x/subgt;@NMWCNT复合纳米异质结材料的合成方法，本发明方以五氯化钼、Se、S、NMWCNT、乙二醇(聚乙二醇)为原料，通过超声分散和煅烧法合成C@MoSesubgt;2(1‑x)/subgt;Ssubgt;2x/subgt;@NMWCNT纳米复合异质结材料。与Se同主族的S原子容易掺杂到MoSesubgt;2/subgt;晶格中形成少层的MoSesubgt;2(1‑x)/subgt;Ssubgt;2x/subgt;，并且MoSesubgt;2(1‑x)/subgt;Ssubgt;2x/subgt;层间间距会扩大，降低MoSesubgt;2(1‑x)/subgt;Ssubgt;2x/subgt;层间内的Nasupgt;+/supgt;迁移的势垒并提高钠离子的迁移能力，进而提高复合材料作为钠离子电池电极材料的倍率性能。该方法简单，能耗低、制备周期短、重复性高，MoSesubgt;2(1‑x)/subgt;Ssubgt;2x/subgt;、NMWCNT可分散度高，形貌均匀，活性位点多，活性材料利用率高，循环稳定性好(电流密度为100mA gsupgt;‑1/supgt;时440mA h gsupgt;‑1/supgt;)和良好的循环稳定性(电流密度为5A gsupgt;‑1/supgt;时500次循环后240mA h gsupgt;‑1/supgt;，1900次循环后180mA h gsupgt;‑1/supgt;)；有利于实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池负极技术材料合成方法，特别涉及一种用作钠离子电池负极的C@MoSe_2(1-x)S_2x@NMWCNT纳米复合异质结材料的合成方法，属于钠离子电池负极技术材料合成领域。

背景技术

在目前已开发的高能量活性材料中，过渡金属硫族化合物(TMDs)，由于其较高理论容量、大的层间间距和材料易于合成等特点，使其成为一类非常有前景有前途的钠离子电池(SIB)电极材料。其中，MoSe₂是一种层状结构过渡金属硫属化物，具有较高的理论比容量(≈422mAh g^-1)和较大的层间间距(≈0.65nm)，这已使其成为负极材料(SIB)研究的热点。然而，由于2D MoSe₂纳米片主要通过插层机制和转化反应机制进行的钠离子嵌入/嵌出，这个过程中容易引发较大的体积膨胀从而使整个电池体系面临着低的电导率和较差的电池循环寿命。因此，也已经广泛研究了各种技术来解决上述问题。例如，通过化学掺杂或杂原子的替换来构建含有丰富缺陷结构的复合材料，可以改变材料结构和电学特性，改善电化学性能并提供丰富的活性中心。处于同一主族中的硫元素具有相似的化学性质，可以掺杂到MoSe₂晶格中生长2D MoSe_2(1-x)S_2x纳米片层，并且可以调整MoSe₂的晶面结构，增加丰富的离子缺陷位点，增强钠离子的储存能力。例如，由MoSe₂和N掺杂碳材料组成的复合材料在100mAg^-1的电流密度下仍保持了570mA h g^-1作为钠离子电池负极材料的大倍率容量。由于改进的表面，2H-MoS_0.44Se_1.56在100次循环中在2Ag^-1电流密度下显示出407mAh g^-1的高倍率容量。然而，如何能在在更高的电流密度下体现出较长次数的循环性能和电池比容量，以满足日益增长的商业要求，这是值得认真考虑的。通过使用碳材料来构建不同形状结构的复合材料，如碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯，也是一种有效的策略。该策略不仅可以有效地调控纳米材料的形状和尺寸(如中空结构)，进而调整钠离子的扩散距离和缓冲体积变化；还可以调整材料表面的电子分布，进而影响电荷转移，改善倍率性能，实现电池的长循环稳定性。