一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括：1)將硫代乙酰胺溶于去離子水中，獲得溶液A；2)將十六甲基三甲基溴化銨加入溶液A獲得透明澄清溶液C；3)按照元素摩爾比nSn:nS＝1.0：(1.2～2.4)將五水四氯化錫溶于透明澄清溶液C中，拌均勻配制成混合溶液D；4)調(diào)節(jié)混合溶液D的pH＝1～9形成溶液E；5)將所得E溶液進(jìn)行微波水熱反應(yīng)；6)產(chǎn)物洗滌、冷凍干燥即得到六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料。本發(fā)明專利技術(shù)方法，具有制備成本低、操作簡(jiǎn)單、制備周期短的特點(diǎn)，所制備產(chǎn)物，片層厚度尺寸達(dá)到幾到幾十納米、純度高、結(jié)晶性強(qiáng)、形貌均勻，將其應(yīng)用于鈉離子電池負(fù)極具有優(yōu)異的充放電倍率性能。

A six layered lamellar SnS

The invention discloses a six angle lamellar SnS

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法
本專利技術(shù)屬于鈉離子電池負(fù)極材料
，特別涉及一種鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法。
技術(shù)介紹
鈉離子電池是一種新型電化學(xué)電源，具有原材料資源豐富、成本較低、比容量和效率較高等優(yōu)點(diǎn)，較為符合規(guī)?；瘍?chǔ)能應(yīng)用要求，在提升大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)接入能力、提高電能使用效率和電能質(zhì)量方面具有應(yīng)用潛力，同時(shí)由于其比容量高、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)和無(wú)記憶性等顯著優(yōu)勢(shì)，在航空航天、混合電動(dòng)汽車以及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。在這一背景下，鈉離子電池近年來(lái)引起全世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，關(guān)鍵材料和相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展迅速。但是相對(duì)鋰離子而言，鈉離子具有較大的離子半徑(0.102nmvs.0.076nmofLi)，這使得尋找合適的嵌鈉材料具有一定難度。二硫化錫(SnS2)屬于Ⅳ:Ⅵ族二元化合物，a＝b＝0.365nm，c＝0.589nm，具有CdI2型的層狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)單元是由兩層六方密堆積的硫離子中間加入錫離子的三明治結(jié)構(gòu)(S-Sn-S)組成的，每個(gè)錫離子周圍有六個(gè)硫離子采取ABAB六方密堆積形成正八面體配位，Sn4+置于兩層S2-之間，層內(nèi)為共價(jià)鍵結(jié)合，層與層之間存在弱的范德華力。SnS2的這種層狀結(jié)構(gòu)中存在很多晶格空位，可作為“插層”的主體晶格。這種結(jié)構(gòu)上的優(yōu)越的柔韌性使它能作為基底，通過(guò)共軛化合物的插入，形成具有獨(dú)特光電性質(zhì)的插層化合物。因此SnS2被認(rèn)為是鈉離子電池的負(fù)極材料有前途的候選者。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)SnS2也可以與鈉離子發(fā)生和氧化錫類似的合金反應(yīng)，且比SnO2具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，因此近年來(lái)SnS2作為鈉離子電池負(fù)極材料受到廣泛關(guān)注。由于顆粒形貌對(duì)樣品的電化學(xué)性能也可能會(huì)造成一定的影響，顆粒越小、比表面積越大，則材料與電解液的接觸越好，Na+的遷移距離也會(huì)變短，這樣更有利于鈉離子電池負(fù)極材料倍率性能的提升，另外，摻雜離子在納米材料中不僅可以改變材料的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)，在一定條件下，還可以調(diào)控材料的形貌。納米材料一些特殊的結(jié)構(gòu)在電化學(xué)性能等方面會(huì)產(chǎn)生一些新穎的特點(diǎn)。目前所報(bào)道的制備納米SnS2材料的方法主要為化學(xué)沉淀法[YongCZ,ZhenND,LiKW,etal.Size-ControlledHydrothermalSynthesisOfSnS2NanoparticlesWithHighPerformanceInVisibleLight-DrivenPhotocatalyticDegradationOfAqueousMethylOrange[J].Separation&PurificationTechnology,2011,81(1):101–107.]、固相反應(yīng)法[QamarM,GondalMA,Zh.Y.Laser-inducedefficientreductionofCr(VI)catalyzedbyZnOnanoparticles.[J].JournalofHazardousMaterials,2011,187(4):258-263.]，溶劑熱反應(yīng)法[QihuaWang,DeweiWang,et.al.PorousSnO2nanoflakeswithloose-packedstructureMorphologyconservedtransformationfromSnS2precursorandapplicationinlithiumionbatteriesandgassensors[J].JournalofPhysics&ChemistryofSolids,2011,72(6):630-636.]。其中化學(xué)沉淀法可以在室溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但通常得到的產(chǎn)品結(jié)晶性很差(或是無(wú)定形)，顆粒形貌及尺寸大小不規(guī)則且粒度分布較寬。雖然固相反應(yīng)法具有不需要溶劑、設(shè)備簡(jiǎn)單和反應(yīng)條件容易控制等優(yōu)點(diǎn)，但是由于反應(yīng)在固相中進(jìn)行，通常反應(yīng)不徹底，產(chǎn)率較低。溶劑熱反應(yīng)法需要嚴(yán)格控制溶劑熱的條件。水熱法具有諸多其它方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性，近年來(lái)用于納米粉體制備和納米材料研究引起了人們的重視，但是傳統(tǒng)水熱反應(yīng)方法制備SnS2粉體存在反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、顆粒形貌不易控制、易出現(xiàn)中間雜相等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：1)將硫代乙酰胺溶于去離子水中，配制成濃度為0.2～1.2mol/L的溶液A；2)在磁力攪拌作用下將十六甲基三甲基溴化銨加入溶液A中至均勻形成懸浮液B，超聲分散至完全溶解，透明澄清溶液C；3)按照元素摩爾比nSn:nS＝1.0：(1.2～2.4)將五水四氯化錫溶于透明澄清溶液C中，在磁力攪拌條件下攪拌均勻配制成混合溶液D；4)調(diào)節(jié)混合溶液D的pH＝1～9形成溶液E；5)將所得E溶液放入微波水熱反應(yīng)釜密封，填充比控制在40％～60％，放入微波水熱反應(yīng)儀，反應(yīng)溫度控制在120～210℃，反應(yīng)時(shí)間控制在0.5～3h；6)待反應(yīng)結(jié)束后，取出前驅(qū)體，洗滌得到黃褐色前驅(qū)體，冷凍干燥即得到六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料。進(jìn)一步的，步驟2)中超聲分散15～20min完全溶解。進(jìn)一步的，步驟4)中通過(guò)有機(jī)堿調(diào)節(jié)混合溶液D的pH。進(jìn)一步的，步驟4)中所述有機(jī)堿為二乙烯三胺。進(jìn)一步的，所述洗滌為經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌2～3次。進(jìn)一步的，冷凍干燥的時(shí)間為10～12h。進(jìn)一步的，混合溶液D中Sn離子的摩爾濃度與十六甲基三甲基溴化銨的摩爾濃度的比值為1～10。進(jìn)一步的，1)將硫代乙酰胺溶于去離子水中，配制成濃度為0.5mol/L的溶液A；2)在磁力攪拌作用下將十六甲基三甲基溴化銨加入溶液A中至均勻形成懸浮液B，超聲分散15～20min完全溶解，透明澄清溶液C；3)按照元素摩爾比nSn:nS＝1.0:1.2將五水四氯化錫溶于透明澄清溶液C中，在磁力攪拌條件下攪拌10～15min配制成溶液D；混合溶液D中Sn離子的摩爾濃度與十六甲基三甲基溴化銨的摩爾濃度的比值為1～10；4)在磁力攪拌作用下向混合溶液D中逐滴加入有機(jī)堿源二乙烯三胺，調(diào)節(jié)溶液pH＝7形成溶液E；5)將所得E溶液放入微波水熱反應(yīng)釜密封，填充比控制在40％，放入微波水熱反應(yīng)儀，反應(yīng)溫度控制在180℃，反應(yīng)時(shí)間控制在2h；6)待反應(yīng)結(jié)束后，取出前驅(qū)體，經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌2～3次，得到黃褐色前驅(qū)體，冷凍干燥10～12h得到六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料。進(jìn)一步的，所述六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料在200mA/g電流密度下首次放電容量為1120mAh/g，3次循環(huán)后庫(kù)倫效率為99％。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)制備六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的方法，具有制備成本低、操作簡(jiǎn)單、制備周期短的特點(diǎn)，所制備的六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料，片層厚度尺寸達(dá)到幾到幾十納米、純度高、結(jié)晶性強(qiáng)、形貌均勻，將其應(yīng)用于鈉離子電池負(fù)極具有優(yōu)異的充放電倍率性能。進(jìn)一步的，本專利技術(shù)制備的SnS2鈉離子電池負(fù)極材料為六角片層狀結(jié)構(gòu)，層狀厚度尺寸達(dá)到幾到幾十納米，其制備成本低、充放電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種六角片層狀SnS

【技術(shù)特征摘要】
1.一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將硫代乙酰胺溶于去離子水中，配制成濃度為0.2～1.2mol/L的溶液A；2)在磁力攪拌作用下將十六甲基三甲基溴化銨加入溶液A中至均勻形成懸浮液B，超聲分散至完全溶解，透明澄清溶液C；3)按照元素摩爾比nSn:nS＝1.0：(1.2～2.4)將五水四氯化錫溶于透明澄清溶液C中，在磁力攪拌條件下攪拌均勻配制成混合溶液D；4)調(diào)節(jié)混合溶液D的pH＝1～9形成溶液E；5)將所得E溶液放入微波水熱反應(yīng)釜密封，填充比控制在40％～60％，放入微波水熱反應(yīng)儀，反應(yīng)溫度控制在120～210℃，反應(yīng)時(shí)間控制在0.5～3h；6)待反應(yīng)結(jié)束后，取出前驅(qū)體，洗滌得到黃褐色前驅(qū)體，冷凍干燥即得到六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中超聲分散15～20min完全溶解。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中通過(guò)有機(jī)堿調(diào)節(jié)混合溶液D的pH。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述洗滌為經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇分別離心洗滌2～3次。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，冷凍干燥的時(shí)間為10～12h。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種六角片層狀SnS2鈉離子電池負(fù)極材料的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：殷立雄，白培杰，柴思敏，程如亮，金東東，張蓓，張穎，雷鈺潔，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西,61