一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，將羧基化的多壁碳納米管加入到去離子水中，分散均勻后加入SnCl2·2H2O，分散均勻，得到混合液B；然后向混合液B中加入硫代乙酰胺，攪拌均勻后，得到混合液C；將混合液C轉移至水熱釜中，然后在150～230℃下反應2～10h，得到鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料。本發明專利技術采用羧基化的碳納米管作為基體，可以有效分散在水中，并且表面的含氧官能團可以吸附更多的Sn2+，有助于原位硫化，進一步的本發明專利技術采用的硫代乙酰胺能夠快速釋放硫離子，使得SnS2的成核生長速度比較快，大大縮短了反應時間和溫度，適合大規模生產制備的需要。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鈉離子電池負極用SnS2復合材料的制備，具體涉及一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法。
技術介紹
眾所周知，負極材料的研究對于鈉離子電池的發展十分重要。如上文所述，金屬氧化物以及硫化物，因為理論容量比較高，可達1000mAh/g左右，電化學穩定性和安全性能較高在過去幾年成為研究熱點。目前許多學者專注于研究SnO2和SnS2負極材料。雖然SnS2作為鈉離子電池的負極材料理論容量低于SnO2(645mAh/g)，但是納米尺寸的SnS2具有較好的循環穩定性，因為硫化物在充電和放電過程中體積變化小使其機械穩定性得到的改善。此外，硫化物的可逆性通常比氧化物更好，導致首次循環效率比氧化物材料高，這些都源于SnS2的層狀結構。因此制備SnS2鈉離子電池負極材料很有必要。SnS2的雖然有較好的可逆性，但是與SnO2類似，嵌鈉過程中的體積膨脹亟需解決。常用的方法主要是與石墨烯以及碳納米管的復合，因為石墨烯以及碳納米管具有優異的結構穩定性，高導電性，以其作為基體能有效提高SnS2的電化學性能。Li Haomiao等采用燒結的方法制備了SnS2/CNTs復合材料，作為鈉離子電池負極材料，在100mA g-1的電流密度下，300次循環之后的容量保持在758mAh g-1。(H.M.Li,M.Zhou,W.Li,K.L.Wang,S.J.Cheng,K.Jiang.Layered SnS2cross-linked by carbon nanotubes as a high performance anode for sodium ion batteries.Rsc Advances.6(2016)35197-35202.)但是采用物理方法制備的產物結構難以控制不利于大規模生產。Chuanxin Zhai等在水溶液體系中加入NaCl、NH4Cl并采用層層組裝的方法制備了SnS2/CNTs復合材料，以其作為鋰離子電池負極材料在50圈循環之后的容量約為～400mAh g-1(Chuanxin Zhai,Ning Du,Hui Zhang,Jingxue Yu,and Deren Yang.Multiwalled Carbon Nanotubes Anchored with SnS2Nanosheets as High-Performance Anode Materials of Lithium-Ion Batteries[J].ACS Applied Materials&Interfaces.2011,3,4067-4074.)。雖然與碳納米管復合電化學性能大大提升，但是制備過程中加入很多模板劑，使制備過程較為繁瑣。因此，開發一種制備過程簡單，無需添加模板劑，且可以有效調控SnS2/CNTs結構的方法具有重要的意義。
技術實現思路
為克服現有技術中的問題，本專利技術的目的在于提供一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，工藝簡單、無需任何模板劑、反應溫度低、周期短、重復性高、能耗低，適合大規模生產，所制備的SnS2/CNTs復合電極材料，其SnS2為六方片狀結構，原位生長在CNTs的表面。為達到上述目的，本專利技術采用了以下技術方案：一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，包括以下步驟：1)將羧基化的多壁碳納米管加入到去離子水中，分散均勻，得到混合液A；向混合液A中加入SnCl2·2H2O，分散均勻，得到混合液B；然后向混合液B中加入硫代乙酰胺，攪拌均勻后，得到混合液C；其中，羧基化的多壁碳納米管、SnCl2·2H2O與硫代乙酰胺的比為30～160mg：0.15～3g：0.15～6g；2)將混合液C轉移至水熱釜中，然后在150～230℃下反應2～10h，反應結束后冷卻至室溫，然后通過離心將反應得到的粉體分離，反復洗滌后干燥，得到鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料。本專利技術進一步的改進在于，所述羧基化的多壁碳納米管的內徑為5～15nm，外徑為20～100nm，長度為10～30μm。本專利技術進一步的改進在于，將羧基化的多壁碳納米管加入到去離子水中后先攪拌均勻后50～100W下超聲處理10～180min，得到混合液A。本專利技術進一步的改進在于，羧基化的多壁碳納米管與去離子水的比為30～160mg：30～80mL。本專利技術進一步的改進在于，向混合液A中加入SnCl2·2H2O后攪拌均勻后在40～70℃、50～100W下超聲處理1～5h，得到混合液B。本專利技術進一步的改進在于，反應是在均相反應器中進行的；以10℃·min-1的升溫速率升溫至150～230℃。本專利技術進一步的改進在于，所述水熱釜的體積填充度控制為30～80％。本專利技術進一步的改進在于，干燥具體采用冷凍干燥。本專利技術進一步的改進在于，制備的SnS2/CNTs復合材料中SnS2的為六方片狀結構，SnS2原位生長在CNTs的表面。與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在：本專利技術以水作為溶劑，硫代乙酰胺為硫源，采用一步水熱法制備了SnS2/CNTs復合材料，且SnS2為六方片狀結構，原位生長在CNTs的表面。原因在于本專利技術采用羧基化的碳納米管作為基體，可以有效分散在水中，并且表面的含氧官能團可以吸附更多的Sn2+，有助于原位硫化，進一步的本專利技術采用的硫代乙酰胺能夠快速釋放硫離子，使得SnS2的成核生長速度比較快，大大縮短了反應時間和溫度，適合大規模生產制備的需要。該復合材料中CNTs具有較好的結構穩定性、較高的導電率，且SnS2為納米級六方片狀結構，原位生長在CNT的表面，有利于電子的傳輸，因此，以其作為鈉離子電池負極材料，具有優異的電化學性能(例如，較高的容量和較好的倍率性能)；本專利技術使用的制備方法簡單，反應溫度低、周期短、能耗低，因此在鈉離子電池應用方面具有很大的科學意義。附圖說明圖1為實施例2所制備的SnS2/CNTs復合材料的X-射線衍射(XRD)圖譜；圖2為實施例2所制備的SnS2/CNTs復合材料的掃描電鏡(SEM)照片；圖3為實施例2所制備的SnS2/CNTs復合材料的電化學性能圖；其中，Cycle number：循環次數；Capacity：容量。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作詳細說明。本專利技術中CNTs為碳納米管。實施例11)將30mg羧基化的多壁碳納米管加入30mL去離子水中，攪拌均勻后超聲(100W)處理40min得到混合液A；向所述混合液A中加入0.15g SnCl2·2H2O，攪拌均勻后于40℃超聲(100W)處理1h得到混合液B；然后再溶液B中加入0.3g硫代乙酰胺，攪拌均勻后得到混合液C；2)將所述混合液C轉移至聚四氟乙烯水熱釜中，水熱釜的體積填充度控制在30％，然后將聚四氟乙烯水熱釜置于均相反應器中并以10℃·min-1的升溫速率升溫至150℃，反應5h，反應結束后隨爐冷卻至室溫，然后通過離心將反應得到的粉體分離，反復洗滌后冷凍干燥得到SnS2/CNTs復合電極材料。實施例21)將30mg羧基化的多壁碳納米管加入50mL去離子水中，攪拌均勻后超聲(60W)處理60min得到混合液A；向所述混合液A中加入0.3g SnCl2·2H2O，攪拌均勻本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將羧基化的多壁碳納米管加入到去離子水中，分散均勻，得到混合液A；向混合液A中加入SnCl2·2H2O，分散均勻，得到混合液B；然后向混合液B中加入硫代乙酰胺，攪拌均勻后，得到混合液C；其中，羧基化的多壁碳納米管、SnCl2·2H2O與硫代乙酰胺的比為30～160mg：0.15～3g：0.15～6g；2)將混合液C轉移至水熱釜中，然后在150～230℃下反應2～10h，反應結束后冷卻至室溫，然后通過離心將反應得到的粉體分離，反復洗滌后干燥，得到鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料。
【技術特征摘要】
1.一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將羧基化的多壁碳納米管加入到去離子水中，分散均勻，得到混合液A；向混合液A中加入SnCl2·2H2O，分散均勻，得到混合液B；然后向混合液B中加入硫代乙酰胺，攪拌均勻后，得到混合液C；其中，羧基化的多壁碳納米管、SnCl2·2H2O與硫代乙酰胺的比為30～160mg：0.15～3g：0.15～6g；2)將混合液C轉移至水熱釜中，然后在150～230℃下反應2～10h，反應結束后冷卻至室溫，然后通過離心將反應得到的粉體分離，反復洗滌后干燥，得到鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料。2.根據權利要求1所述的一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，其特征在于，所述羧基化的多壁碳納米管的內徑為5～15nm，外徑為20～100nm，長度為10～30μm。3.根據權利要求1所述的一種鈉離子電池用原位制備SnS2/CNTs負極材料的方法，其特征在于，將羧基化的多壁碳納米管加入到去離子水中后先攪拌均勻后50～100W下超聲處理10～180min，得到混合液A。4.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃劍鋒，程婭伊，李嘉胤，許占位，曹麗云，郭玲，席喬，齊慧，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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