[发明专利]一种异原子掺杂碳包覆二维金属硒化物纳米片复合材料的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种异原子掺杂碳包覆二维金属硒化物纳米片复合材料的制备方法及其在低温钠离子电池中的应用，以NiSe2为例进行说明，将β‑Ni(OH)2@PDA NSs中间产物在高纯氮气保护下，进行热处理得到NiO@N‑C NSs。然后将NiO@N‑C NSs与硒源混合，用真空固相法合成NiSe2@N‑C NSs。最后向得到的NiSe2@N‑C NSs中加入硫源和硼源，在乙醇中超声分散均匀后水浴加热回流得到NiSe2@N，S，B‑C NSs。该方法制得的氮、硫、硼共掺杂的碳包覆二维金属硒化物纳米片复合材料用作低温钠离子电池负极材料时展现出优异的低温储钠性能，因此在低温钠离子电池中具有较好的应用前景。

主权项

1.一种异原子掺杂碳包覆二维金属硒化物纳米片复合材料的制备方法，其特征在于具体过程为：/n步骤S1：将CTAB和镍源加入到乙醇和水的混合溶液中，超声搅拌以形成均匀溶液，然后将溶液转移到不锈钢高压釜中于150-200℃水热反应20-30h得到β-Ni(OH)₂ NSs前驱体,其中镍源为乙酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或氢氧化镍中的任意一种或其任意比例的混合物；/n或者将乙酸乙酯加入KMnO₄水溶液中并放入圆底烧瓶中，在80-85℃水浴条件下回流，在完全排出粉红色的KMnO₄后，通过分液漏斗分离得到棕色MnO₂ NSs前驱体；/n或者将SnCl₂`2H₂O、CTAB和六亚甲基四胺依次加入到乙醇和水的混合溶液中混合均匀并转移到圆底烧瓶中，将混合溶液在2min内从室温快速加热至85-95℃，冷却至室温后通过离心分离法在120℃干燥，最后热处理后即可得到SnO₂ NSs前驱体；/n步骤S2：将步骤S1得到的β-Ni(OH)₂ NSs前驱体或MnO₂ NSs前驱体或SnO₂ NSs前驱体加入到pH为8.0～9.0的碱性缓冲溶液中超声搅拌以形成均匀溶液，随后加入盐酸多巴胺反应，最后通过离心分离法得到β-Ni(OH)₂@PDA NSs中间产物或MnO₂@PDA NSs中间产物或SnO₂@PDA NSs中间产物，其中缓冲溶液为碳酸盐/碳酸氢盐缓冲溶液、磷酸盐/磷酸氢盐缓冲溶液和三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液等来调节pH，优选为三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液；/n步骤S3：将步骤S2得到的β-Ni(OH)₂@PDA NSs中间产物或MnO₂@PDA NSs中间产物或SnO₂@PDA NSs中间产物在高纯氮气保护下，热处理后即可获得NiO@N-C NSs或MnO@N-C NSs或SnO@N-C NSs；/n步骤S4：将步骤S3得到的NiO@N-C NSs或MnO@N-C NSs或SnO@N-C NSs和硒源混合后用真空固相法，热处理得到NiSe₂@N-C NSs或MnSe₂@N-C NSs或SnSe₂@N-C NSs；/n步骤S5：将步骤S4得到的NiSe₂@N-C NSs或MnSe₂@N-C NSs或SnSe₂@N-C NSs中加入硫源和硼源，在乙醇中超声分散均匀后水浴加热回流得到NiSe₂@N,S,B-C NSs或MnSe₂@N,S,B-CNSs或SnSe₂@N,S,B-C NSs，其中硫源为硫代乙酰胺、硫化钠或硫脲中的任意一种或其任意比例的混合物，硼源为硼酸钠或氧化硼中的任意一种或其任意比例的混合物，NiSe₂@N-CNSs与硫源的摩尔比为1:1～1:5，NiSe₂@N-C NSs与硼源的摩尔比为1:1～1:8，最后制得氮、硫、硼共掺杂的碳包覆二维金属硒化物纳米片复合材料。/n