一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料及其制备方法。本发明专利技术的制备方法是：以钼源、硒源和还原剂为原料，将细菌纤维素膜浸渍吸收源溶液，通过溶剂热反应在150℃～220℃保温12～24h，得到MoSe2/BC复合材料；在惰性气体保护下将上述制备得到的材料在500℃～700℃下保温2h碳化得到硒化钼/碳化细菌纤维素纳米纤维。该材料应用于锂离子电池负极材料，组装的锂离子电池具有高比容量，高库仑效率以及稳定的循环性能。

A selenium molybdenum / carbonized bacterial cellulose lithium ion battery anode material and its preparation method

The invention discloses a selenium molybdenum / carbonized bacterial cellulose lithium ion battery anode material and a preparation method thereof. The preparation method of the invention is: the source of molybdenum and selenium source and reducing agent as raw materials, the bacterial cellulose membrane impregnated absorption solution, by solvothermal reaction at the temperature of 150 DEG 220 DEG C for 12 ~ 24h, MoSe2/BC composite materials; under the protection of inert gas will be prepared by the material made in 500 - 700 DEG C and 2H carbide are insulation molybdenum selenide / carbonized bacterial cellulose nanofibers. The material is applied to anode material of lithium ion battery, and the assembled lithium ion battery has high specific capacity, high coulombic efficiency and stable cycle performance.

【技术实现步骤摘要】
一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
细菌纤维素来源广泛，廉价易得，形貌均一可控，是一种可再生的环境友好型生物质材料。碳化细菌纤维素是由细菌纤维素在惰性气氛下经高温退火加工而成的碳化材料。近年来，碳化细菌纤维素由于能保留其前驱体细菌纤维素所具有的三维网状纳米纤维、优异的导电性及化学稳定性等特性，受到广泛关注，尤其在储能材料领域。Wang等人(BinWangetal.Small,2013,9(14):2399-2404.)首次制备Ge/CBC复合材料用于锂离子电池，该电池表现出较差的倍率性能，分析认为电导率是影响其电池性能的关键因素。此外，高温碳化获得的CBC小孔含量较低，因此在锂离子电池运行中对溶解性多硫化物吸附控制能力较为有限(YangHuangetal.JournalofMaterialsChemistryA,2015,3:10910-10918.)。此外，经高温退火制得的碳化材料，表面含有较少的含氧官能团，阻碍了对其进一步应用。硒化钼是一类六方晶系的过渡金属硫族化合物，层内Se与Mo原子间以强的共价键结合，层间是微弱的范德华力。硒化钼由于其具有较大的层间距，Li+与Na+容易插入到分子的层间，形成插层化合物，在锂离子电池、电化学催化析氢等领域有着广泛的应用。然而，纯的硒化钼易于团聚，电化学活性位点无法得到充分暴露，严重影响了其影响了其催化特性和能量存储的循环稳定性。因此，合理的组装硒化钼与性能优异的碳纳米材料对于提升材料的性能有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简易、电化学性能优异的硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料及其制备。实现上述目的的技术方案如下：一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料的制备方法，通过以下步骤制备得到：步骤1，将硒粉分散于水合肼中搅拌1h，钼酸钠分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，将细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中12-48h之后，通过水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理，然后在惰性气氛下于600-800℃下碳化，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶(MoSe2/CBC)。本专利技术，步骤1中，硒粉在水合肼中分散液的浓度为1-6mg/mL,钼酸钠在N，N-二甲基甲酰胺溶剂的浓度为1-5mg/mL，钼与硒的摩尔质量比为1：2；本专利技术，步骤2中，细菌纤维素凝胶的厚度为1.5-3.0mm，细菌纤维素/硒粉的质量比为1：1，水热反应条件为160～200℃，10-12h；本专利技术，步骤3中，所述的压平处理的压力为0.2Mpa，所述的惰性气体为氮气或氢气与氩气的混合气，所述的碳化时间为1-3h；与现有技术相比，本专利技术具有以下显著效果：(1)本专利技术利用大孔网状结构的细菌纤维素为载体，大量的含氧集团能为硒化钼纳米片层的生长提供一个三维高比表面积的基底，使得自组装制备得到的硒化钼纳米纤维可以充分的暴露其活性位点，有效的抑制硒化钼的团聚；(2)本专利技术采用的制备工艺操作简单、能耗较低，可调控性强，具有商品化生产的潜力；(3)本专利技术制得的纳米复合材料，是垂直排列的硒化钼小片层结构与三维碳化细菌纤维素的空间排布的合理搭配，最大化的暴露硒化钼的电化学活性位点，降低硒化钼的层数，解决了锂离子电池负极材料在充放电过程中，由于体积易膨胀而导致的材料粉碎的问题，使得组装的锂离子电池容量得以提高、循环寿命得以延长。附图说明图1是实施例1中制备的MoSe2/CBC复合材料SEM图谱。图2是实施例1中制备的MoSe2/CBC复合材料XPS图谱。图3是实施例1中制备的MoSe2/CBC复合材料XRD图谱。图4是实施例1中制备的MoSe2/CBC复合材料作为锂离子电池负极材料在100mA/g电流密度下的不同循环圈数时的性能图。具体实施方式下面通过实施例和附图对本专利技术作进一步说明。实施例1步骤1，取5mg硒粉分散于5mL水合肼中搅拌1h，取一定量的钼酸钠(Mo与Se的摩尔质量为1：2)分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，取厚度为1.5mm的细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中12h之后，通过160℃，10h的水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理(0.2Mpa正压力)，然后在惰性气氛下于600℃下碳化2h，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶(MoSe2/CBC)。实施例2步骤1，取10mg硒粉分散于5mL水合肼中搅拌1h，取一定量的钼酸钠(Mo与Se的摩尔质量为1：2)分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，取厚度为2mm的细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中24h之后，通过180℃，10h的水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理(0.2Mpa正压力)，然后在惰性气氛下于600℃下碳化2h，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶(MoSe2/CBC)。实施例3步骤1，取15mg硒粉分散于5mL水合肼中搅拌1h，取一定量的钼酸钠(Mo与Se的摩尔质量为1：2)分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，取厚度为3mm的细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中48h之后，通过200℃，10h的水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理(0.2Mpa正压力)，然后在惰性气氛下于700℃下碳化2h，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶(MoSe2/CBC)。实施例4步骤1，取30mg硒粉分散于5mL水合肼中搅拌1h，取一定量的钼酸钠(Mo与Se的摩尔质量为1：2)分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，取厚度为3mm的细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中48h之后，通过200℃，12h的水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理(0.2Mpa正压力)，然后在惰性气氛下于800℃下碳化2h，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶(MoSe2/CBC)。实施例5步骤1，取30mg硒粉分散于5mL水合肼中搅拌1h，取一定量的钼酸钠(Mo与Se的摩尔质量为1：2)分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，取厚度为3mm的细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中24h之后，通过200℃，10h的水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理(0.2Mpa正压力)，然后在惰性气氛下于700℃下碳化2h，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶(MoSe2/CBC)。实施例6步骤1，取15mg硒粉分散于5mL水合肼中搅拌1h，取一定量的钼酸钠(Mo与Se的摩尔质量为1：2)分散于N，N-二甲基甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，将硒粉分散于水合肼中搅拌1h，钼酸钠分散于N，N‑二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，将细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中12‑48h之后，通过水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理，然后在惰性气氛下于600‑800℃下碳化，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，将硒粉分散于水合肼中搅拌1h，钼酸钠分散于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，上述溶液分散均匀后将两个溶液混合，再继续搅拌1h；步骤2，将细菌纤维素膜浸渍于步骤1的溶液中12-48h之后，通过水热反应，得到硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料；步骤3，将硒化钼/细菌纤维素气凝胶复合材料压平处理，然后在惰性气氛下于600-800℃下碳化，得到硒化钼/碳化细菌纤维素气凝胶。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，硒粉在水合肼中分散液的浓度为1-6mg/mL，钼酸钠在N，N-二甲基甲酰胺溶剂的浓度为1-5mg/mL，钼与硒的摩尔质量比为1：2。3.如权利要求1所述的硒化钼/碳化细菌纤维素锂离子电池负极材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东平，袁凡舒，黄洋，陈春涛，范孟孟，杨加志，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32