[发明专利]Fe7

摘要

本发明涉及一种Fe7Se8纳米粒子/氮掺杂碳纳米纤维复合材料的制备方法及其作为钠离子电池负极材料的应用。该复合材料的制备步骤如下：a、制备吸附Fe2+的Se纳米颗粒Se‑Fe2+；b、将Se‑Fe2+与聚丙烯腈PAN通过静电纺丝制备Se‑Fe2+/PAN纳米纤维；c、将得到的Se‑Fe2+/PAN纳米纤维在N2气氛下退火得到Fe7Se8/N‑CNFs复合材料。作为钠离子电池的负极材料，Fe7Se8/N‑CNFs复合材料表现出高的放电容量和优良的循环稳定性，在0.1A g‑1电流密度下循环100圈的容量为405.6mAh g‑1；在1A g‑1电流密度下循环2000圈的容量为340.8mAh g‑1。最重要的是，该复合材料具有卓越的倍率性能，在放电电流密度为20A g‑1时，其容量仍高达286.3mAh g‑1。本发明为研发综合性能优异的钠离子电池负极材料提供了新的思路。

主权项

1.一种Fe₇Se₈纳米粒子/氮掺杂碳纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：a、将28～30ml油胺与18～20ml十八烯混合后通入N₂，在115～120℃搅拌35～40min，加入0.39～0.4g FeCl₂·4H₂O，保温25～30min后加入0.31～0.32g Se粉，升温至145～150℃，保温25～30min，然后快速冷却至室温，加入过量乙醇，分别用乙醇和二甲基甲酰胺DMF离心清洗3～5次，随即加入4.9～5ml DMF，超声25～30min以得到吸附Fe²⁺的Se纳米颗粒Se‑Fe²⁺的DMF均匀分散液；b、向Se‑Fe²⁺的DMF均匀分散液中加入0.33～0.35g聚丙烯腈PAN，室温下搅拌23～24h，再进行纺丝，其纺丝电压为18～20kV，针头型号为20～22号，推进速度为1.0～1.1ml h^‑1，针头与接收器之间的距离为15～18cm，环境温度为30～40℃，纺丝结束后，收集铝箔上的纳米纤维Se‑Fe²⁺/PAN，在70～80℃真空干燥箱中存放10～12h，将残留溶剂挥发；c、将制得的Se‑Fe²⁺/PAN在N₂气氛中200～250℃下保温2～2.5h，随后升温至600～650℃保温2～2.5h进行退火，最终得到Fe₇Se₈纳米粒子/氮掺杂碳纳米纤维，即Fe₇Se₈/N‑CNFs复合材料；步骤b中不进行静电纺丝直接将Se‑Fe²⁺高温退火可制备块状Fe₇Se₈。