二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料、制备方法及应用

本申请涉及纳米材料和电化学能源存储领域，特别涉及一种二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料、制备方法及应用。

背景技术：

1、当前严峻的生态环境迫使我们寻找更有价值的能量存储方法，目的是为了发明一种高效的能量转换和存储设备。锂离子电池以容量大、充电快著称，但资源的缺乏和分布单一限制了锂离子电池的进一步发展。

2、钠资源在地球上分布广泛，钠离子电池与锂离子电池具有相同的“摇椅”充放电原理。na+的半径比li+大，使得在晶格中插入/去插入更加困难，这导致了材料容量的快速衰减。

3、因此，迫切需要一种合适的电极材料来解决这一问题。过渡金属硫化物具有较高的电化学活性和热力学稳定性，且金属-硫键比金属-氧键弱，因此作为钠离子电池的阳极受到了广泛的关注。二硫化锡(sns2)是一种典型的金属硫化物，理论比容量高，成本低，环境友好，资源丰富。

4、然而，sns2作为硫化物的常见缺陷，其固有的导电率较低，在充放电过程中不可避免的体积膨胀，导致其循环性能和倍率性能较差。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料、制备方法及应用，这种复合材料具有非常高的容量及循环稳定性，适用于高能量密度钠离子电池负极材料上的应用。

2、第一方面，提供了一种二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料，所述二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料为纳米花球结构，且所述纳米花球结构包括纳米花以及复合在所述纳米花上的纳米球，其中，所述纳米球的成分为mos2/c，所述纳米花的成分为sns2。

3、一些实施例中，所述纳米花球结构的粒径为2μm～3μm。

4、一些实施例中，所述纳米球的粒径为300～500nm。

5、第二方面，提供了一种如上任一所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其包括如下步骤：

6、将钼源、十六烷基三甲基溴化铵ctab和硫源加入溶剂中，搅拌溶解，并于第一条件下进行反应，以得到mos2；

7、将mos2与碳源混合，调节ph后依次进行搅拌、离心、干燥，然后在惰性气体保护下进行碳化，得到mos2/c；

8、将mos2/c、锡源、十六烷基三甲基溴化铵ctab与硫源加入溶剂中，搅拌溶解，并于第二条件下进行反应，以到二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料。

9、一些实施例中，所述钼源采用钼酸铵和钼酸钠中的至少一种；

10、和/或，所述溶剂采用异丙醇、乙二醇和去离子水中的至少一种；

11、和/或，所述硫源采用硫代乙酰胺和硫脲中的至少一种；

12、和/或，所述第一条件包括：在160℃～200℃下反应8h～12h；

13、和/或，所述碳源采用盐酸多巴胺和聚吡咯中的至少一种；

14、和/或，调节ph后搅拌12h；

15、和/或，调节ph至7.5～9；

16、和/或，碳化时，碳化温度为580℃～620℃，碳化时间为2h～4h；

17、和/或，所述惰性气体采用氩气或氦气；

18、和/或，所述锡源采用四氯化锡；

19、和/或，所述第二条件包括：在160℃～200℃下反应8h～12h。

20、一些实施例中，将钼源、十六烷基三甲基溴化铵ctab和硫源加入溶剂中时，钼源和硫源物质的量之比为1:(1～2)。

21、一些实施例中，mos2与碳源质量之比为1：(1～1.5)。

22、一些实施例中，将mos2/c、锡源、十六烷基三甲基溴化铵ctab与硫源加入溶剂中时，mos2/c与锡源物质的量之比为1：(2～3.5)。

23、一些实施例中，将mos2/c、锡源、十六烷基三甲基溴化铵ctab与硫源加入溶剂中时，mos2/c与硫源物质的量之比为1：(4～6)。

24、第三方面，提供了一种如上任一所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料在钠离子电池中的应用。

25、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

26、本申请实施例提供了一种二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料、制备方法及应用，本申请提供的异质双金属硫化物mos2/c/sns2可以通过建立内部电场，提高导电性能，而异质界面可以提供丰富的钠离子位点，从而改善钠离子储存方式，同时缩短钠离子移动路径，加快离子/电子迁徙动力。可见，这种复合材料具有非常高的容量及循环稳定性，适用于高能量密度钠离子电池负极材料上的应用。

27、此外，由于纳米花的存在，使得纳米花球结构并非是实心结构，因为花瓣与花瓣之间存在空间，故类似空心结构，这有利于缓解充放电过程中的体积膨胀，c涂层提高了材料结构的稳定性，也降低了膨胀率，从而进一步地提高了容量及循环稳定性。

28、作为钠离子电池负极，mos2/c/sns2在2a·g-1的电流密度可达到660mah·g-1的可逆容量，在10a·g-1的大电流密度下，循环2500圈也能保持603mah·g-1的容量。mos2/c/sns2的性能远高于mos2以及sns2的电化学性能。

技术特征：

1.一种二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料，其特征在于：所述二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料为纳米花球结构，且所述纳米花球结构包括纳米花以及复合在所述纳米花上的纳米球，其中，所述纳米球的成分为mos2/c，所述纳米花的成分为sns2。

2.如权利要求1所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料，其特征在于：所述纳米花球结构的粒径为2μm～3μm。

3.如权利要求1所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料，其特征在于：所述纳米球的粒径为300～500nm。

4.一种如权利要求1至3任一所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其特征在于：

6.如权利要求4所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其特征在于：将钼源、十六烷基三甲基溴化铵ctab和硫源加入溶剂中时，钼源和硫源物质的量之比为1:(1～2)。

7.如权利要求4所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其特征在于：mos2与碳源质量之比为1：(1～1.5)。

8.如权利要求4所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其特征在于：将mos2/c、锡源、十六烷基三甲基溴化铵ctab与硫源加入溶剂中时，mos2/c与锡源物质的量之比为1：(2～3.5)。

9.如权利要求1所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料的制备方法，其特征在于：将mos2/c、锡源、十六烷基三甲基溴化铵ctab与硫源加入溶剂中时，mos2/c与硫源物质的量之比为1：(4～6)。

10.一种如权利要求1至3任一所述的二硫化钼-碳-二硫化锡异质材料在钠离子电池中的应用。

技术总结
本申请涉及一种二硫化钼‑碳‑二硫化锡异质材料、制备方法及应用，所述二硫化钼‑碳‑二硫化锡异质材料为纳米花球结构，且所述纳米花球结构包括纳米花以及复合在所述纳米花上的纳米球，其中，所述纳米球的成分为MoS<subgt;2</subgt;/C，所述纳米花的成分为SnS<subgt;2</subgt;。这种复合材料具有非常高的容量及循环稳定性，适用于高能量密度钠离子电池负极材料上的应用。

技术研发人员：刘启明,王依林
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14