[发明专利]一种能装载硫的金属硫化物空心球、制备方法及应用

摘要

本发明提出了一种能装载硫的金属硫化物空心球、制备方法及应用，首先制备粒径可控的二氧化硅纳米球，然后控制表面反应将二氧化硅球表面转化为硅酸盐，最后，选择合适的碱性硫化物将硅酸盐硫化同时刻蚀二氧化硅内核。在这一合成路线中碱性硫化剂的选择至关重要，要求同时实现硫化和模板脱除过程，避免破坏硫化物壳壁结构。该方法制备的金属硫化物空心球球壁由片层结构构成且具有大的空腔和比表面积，应用于锂硫电池时多孔壳壁可以为活性硫和电解液的进出提供通道，硫化物对多硫化锂的化学吸附可以限制其溶出，有效抑制穿梭效应从而改善锂硫电池循环稳定性和倍率性能。本发明提供的硫化物空心球的制备方法，工艺过程简单、制备样品结构完整。

主权项

1.一种能装载硫的金属硫化物空心球的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)将正硅酸四乙酯和氨水加入到无水乙醇中，混合溶液A中正硅酸四乙酯浓度为1～1.5mol/L，氨水浓度为0.08‑0.24mol/L，混合搅拌反应，之后经离心、洗涤、干燥得到二氧化硅模板；(2)取步骤(1)所得二氧化硅模板在去离子水中分散，将配制好的硝酸盐溶液、尿素溶液加入其中混合均匀，混合液B中二氧化硅模板的量为3～8g/L，硝酸盐浓度为0.008～0.025mmol/L，尿素浓度为0.1～0.6mol/L；后将此混合溶液B转移至水热釜中反应，反应温度为90‑120℃，反应时间为8～16h，之后经离心、洗涤、干燥得到硅酸盐包覆二氧化硅核壳复合物；(3)取步骤(2)所得硅酸盐包覆二氧化硅核壳复合物在去离子水中分散，将配制好的硫化剂溶液加入其中混合均匀，混合溶液C中硅酸盐包覆二氧化硅核壳复合物的量为3～8g/L，硫化剂浓度为0.01‑0.10mol/L；后将此混合溶液C转移至水热釜中反应，反应温度为140‑200℃，反应时间为3‑8h，之后经离心、洗涤、干燥得到金属硫化物空心球。