本发明专利技术提供了一种MoO2/rGO复合材料及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：(1)向氧化石墨烯分散液中加入四水合钼酸铵和抗坏血酸，磁力搅拌；(2)将步骤(1)得到的混合液转入高压釜中加热生长MoO2/rGO复合材料前驱；(3)将步骤(2)所述MoO2/rGO复合材料前驱洗涤、干燥、煅烧，得到所述MoO2/rGO复合材料；其中，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH为1.5～3。本发明专利技术的MoO2/rGO复合材料的制备方法步骤简单、成本低廉、操作可控度强，制备得到的MoO2/rGO复合材料，中空球型MoO2均匀分布在石墨烯表面，颗粒均匀，比表面积大、孔隙结构丰富，结构稳定，循环性能和倍率性能优良，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种MoO2/rGO复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电池材料
，涉及一种钾离子电池负极材料及其制备方法和应用，具体涉及一种MoO2/rGO复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好、寿命长等优势，已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和大规模储能等领域。然而，目前锂资源存在资源匮乏和分布不均匀等问题，无法满足日益增长的需求，锂价格不断上涨，严重制约了锂离子电池在大规模储能方面的应用。因此，开发资源丰富、成本低廉、性能优异的新型二次电池，已经成为电池材料领域新的发展趋势和研究热点。钾分布广泛，资源丰富，在地壳中的丰度约为2.09％，更为重要的是钾离子电池具有与锂离子电池相似的电化学原理，K/K+具有与Li/Li+最为接近的标准氧化还原电位，钾离子电池有望取代锂离子电池。然而，钾离子的离子半径明显大于锂离子的离子半径并且钾离子的质量大于锂离子的质量，使得钾离子在电极材料中脱嵌困难，影响了钾离子电池的循环稳定性和比容量。目前钾离子电池的负极材料主要采用碳材料，但其理论容量偏低，比如石墨的理论储钾容量仅为279mAh/g，即使通过改性或工艺优化，也很难大幅提高比容量，极大地限制了电池质量能量密度的提高。因此，研究开发一种高性能钾离子电池负极材料显得十分必要。MoO2作为一种层状结构的过渡金属氧化物，具有高理论容量、高化学稳定性、低成本和低电阻率等优点，已经广泛用作锂离子电池和钠离子电池的负极材料。然而，MoO2本身存在离子脱嵌过程中引起电极材料体积变化的问题，导致快速的容量衰减、降低了容量保留率。与导电性能优良的碳材料组成复合材料是解决上述问题的一种可行的办法。其中，石墨烯具有比表面积高、电导性能好、无毒且成本低廉的优点，不仅有助于提高材料的导电性，而且能够提供缓冲层，一定程度上解决了离子脱嵌导致的电极材料体积膨胀收缩问题。MoO2与石墨烯材料的复合是提高MoO2结构稳定性和电化学性能的一种理想途径。CN104226337A公开了一种石墨烯负载片层状二硫化钼纳米复合物及其制备方法，以钼酸铵和硫脲作为起始物，在水热条件下使其能够在氧化石墨烯表面负载片层状的纳米二氧化钼；经过焙烧处理后石墨烯所负载的片层状二硫化钼具有更高的结晶度，光催化效率超过商用纳米氧化钛1.7倍以上。然而获得的石墨烯负载片层状二硫化钼纳米复合物并未报道用于电极材料。祁琰媛(祁琰媛等，MoO2/石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能研究，材料导报B：研究篇，2015年9月(下)第29卷第9期，5-8)以稳定的过氧钼酸溶胶为前驱体，乙醇为弱还原剂，在水热条件下首先制备出单斜相MoO2纳米棒(直径约50nm，长度约200nm)；在此基础上引入氧化石墨烯(GO)，采用二次水热法制备出石墨烯修饰MoO2纳米复合材料。将MoO2/石墨烯纳米复合材料装配成锂离子电池进行电化学性能测试发现：石墨烯和纳米棒的协同作用使得复合材料的充放电容量得到大大提高，循环稳定性良好。然而该复合材料的电化学性能需要MoO2具有纳米棒的形态，使得制备条件苛刻、制备方法繁琐，且该复合材料作为钾离子电池负极材料的性能如何，仍不得而知。因此，提供一种工艺简单、成本低廉的MoO2/rGO复合材料的制备方法，用于制备高纯度的MoO2/rGO复合材料，在电池材料
具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种MoO2/rGO复合材料及其制备方法和应用，所述方法工艺简单，成本低廉，制备得到纯度高、循环稳定性好的MoO2/rGO复合材料。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种MoO2/rGO复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)向氧化石墨烯分散液中加入四水合钼酸铵和抗坏血酸，磁力搅拌；(2)将步骤(1)得到的混合液转入高压釜中加热生长MoO2/rGO复合材料前驱；(3)将步骤(2)所述MoO2/rGO复合材料前驱洗涤、干燥、煅烧，得到所述MoO2/rGO复合材料；其中，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH为1.5～3。本专利技术的制备方法工艺简单，成本低廉，通过调节pH为1.5～3，中空球型MoO2均匀分布在还原石墨烯(rGO)表面，制备得到的MoO2/rGO复合材料有利于提高钾离子电池的比容量和循环稳定性。优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的浓度为1～5.3mg/mL，例如可以是1mg/mL、1.5mg/mL、2mg/mL、2.5mg/mL、2.7mg/mL、3mg/mL、3.3mg/mL、3.5mg/mL、4mg/mL、4.5mg/mL、5mg/mL或5.3mg/mL，优选为2.7～3.3mg/mL。优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯还包括预处理步骤，优选为进行超声分散的步骤。优选地，所述超声分散的时间为0.5～3h，例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h或3h，优选为1～2h。本专利技术中，对氧化石墨烯超声分散0.5～3h，显著提高了氧化石墨烯分散液的均一性，有利于四水合钼酸铵与抗坏血酸反应生成的中空MoO2球均匀分散在石墨烯的表面，得到高纯度的MoO2/rGO复合材料。优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH采用HCl调节。优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH为1.5～3，例如可以是1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0，优选为2～2.5。优选地，步骤(1)所述四水合钼酸铵和所述抗坏血酸的摩尔比为1:(0.5～1.7)，例如可以是1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6或1:1.7，优选为1:(0.7～1.5)。本专利技术中，将四水合钼酸铵和抗坏血酸的摩尔比限定在1:(0.5～1.7)范围内，在pH为1.5～3的环境中与浓度为1～5.3mg/mL的氧化石墨烯发生反应，显著降低了杂质的产生，提高了MoO2/rGO复合材料的纯度，放电比容量、库伦效率和循环效率均显著提高。优选地，步骤(1)所述磁力搅拌的时间为10～30min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min，优选为15～20min。优选地，步骤(2)所述高压釜为特氟隆衬里的不锈钢高压釜。优选地，步骤(2)所述加热的温度为140～220℃，例如可以是140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃或220℃。优选地，步骤(2)所述加热的时间为10～30h，例如可以是10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h或30h。优选地，步骤(3)所述干燥采用真空干燥或鼓风干燥。优选地，所述干燥的温度为50～120℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MoO2/rGO复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)向氧化石墨烯分散液中加入四水合钼酸铵和抗坏血酸，磁力搅拌；(2)将步骤(1)得到的混合液转入高压釜中加热生长MoO2/rGO复合材料前驱；(3)将步骤(2)所述MoO2/rGO复合材料前驱洗涤、干燥、煅烧，得到所述MoO2/rGO复合材料；其中，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH为1.5～3。
【技术特征摘要】
1.一种MoO2/rGO复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)向氧化石墨烯分散液中加入四水合钼酸铵和抗坏血酸，磁力搅拌；(2)将步骤(1)得到的混合液转入高压釜中加热生长MoO2/rGO复合材料前驱；(3)将步骤(2)所述MoO2/rGO复合材料前驱洗涤、干燥、煅烧，得到所述MoO2/rGO复合材料；其中，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH为1.5～3。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的浓度为1～5.3mg/mL，优选为2.7～3.3mg/mL；优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯还包括预处理步骤，优选为进行超声分散的步骤；优选地，所述超声分散的时间为0.5～3h，优选为1～2h；优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH采用HCl调节；优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯分散液的pH为2～2.5。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述四水合钼酸铵和所述抗坏血酸的摩尔比为1:(0.5～1.7)，优选为1:(0.7～1.5)；优选地，步骤(1)所述磁力搅拌的时间为10～30min，优选为15～20min。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述高压釜为特氟隆衬里的不锈钢高压釜；优选地，步骤(2)所述加热的温度为140～220℃；优选地，步骤(2)所述加热的时间为10～30h。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述干燥采用真空干燥或鼓风干燥；优选地，步骤(3)所...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗绍华，刘彩玲，黄红波，闫绳学，冯建，王亚峰，王志远，王庆，张亚辉，刘延国，赵鑫，郝爱民，刘宣文，郭瑞，伊廷锋，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。