一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料、制备方法及其应用，属于锂硫电池技术领域，具体包括以下步骤：前驱体钴基ZIF‑67的制备、硫掺杂钴基碳纳米笼的制备、聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼(PS‑CNCs)的制备。通过构筑碳纳米笼形成内部中空结构，可容纳更多的活性物质硫，并且限制硫的体积膨胀，有效缓解电池反应过程中的体积膨胀问题，增加使用寿命；硫钴共掺杂有效提高PS‑CNCs与极性多硫化物在反应中的相互作用，有效抑制多硫化物的穿梭效应，提升电池循环性能；利用聚吡咯包覆碳纳米笼可以明显提高材料的导电性，减小阻抗，抑制极化，提高电池稳定性。本发明专利技术的方法成本较低，操作简单，效果明显，适合推广。

Preparation and application of sulfur doped cobalt based carbon nanocomposites coated with Polypyrrole

【技术实现步骤摘要】
一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料、制备方法及其应用
本专利技术属于锂硫电池
，具体涉及一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料、制备方法及其应用。
技术介绍
锂硫电池以金属锂为负极材料，常见的单质硫作为正极活性物质，组成的全电池理论能量密度高达2600Wh/kg，远远超出了传统的锂离子电池。锂硫电池材料的研发在新能源材料领域中已经成为极具重要性和紧迫性的研究热点。传统锂硫电池正极活性物质为单质硫，尽管其具有储量高、无毒害环境友好、价格低廉等优点，但由于自身所限，仍有许多不足之处：(1)电池反应过程中在电场和浓度梯度作用下，放电中间产物多硫化物会产生穿梭效应，造成严重的容量损失；(2)在持续的充放电过程中由于单质硫和放电最终产物之间较大的密度差异会造成很大的体积膨胀，导致电池容量衰减、稳定性下降；(3)单质硫和放电最终产物的导电性差，不利于电子传递，从而导致活性物质的利用率降低。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料及其制备方法，通过室温沉淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n(1)、前驱体ZIF-67的制备：/n称取500-600mg的六水合硝酸钴和一定质量的2-甲基咪唑分别溶于25mL甲醇溶液中，磁力搅拌均匀后将2-甲基咪唑溶液倒入六水合硝酸钴溶液中，在室温下静置反应24h后离心干燥，从而制备了钴基ZIF-67作为前驱体；/n(2)硫掺杂钴基碳纳米笼(S-CNCs)的制备：/n称取90mg步骤(1)所制备的前驱体溶于30mL无水乙醇中，超声处理后加入一定质量的硫代乙酰胺(TAA)继续超声20-30min，放入反应釜中，在烘箱中反应2h，自然降温至室温后离心三次并真空干燥，制备得...

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)、前驱体ZIF-67的制备：
称取500-600mg的六水合硝酸钴和一定质量的2-甲基咪唑分别溶于25mL甲醇溶液中，磁力搅拌均匀后将2-甲基咪唑溶液倒入六水合硝酸钴溶液中，在室温下静置反应24h后离心干燥，从而制备了钴基ZIF-67作为前驱体；
(2)硫掺杂钴基碳纳米笼(S-CNCs)的制备：
称取90mg步骤(1)所制备的前驱体溶于30mL无水乙醇中，超声处理后加入一定质量的硫代乙酰胺(TAA)继续超声20-30min，放入反应釜中，在烘箱中反应2h，自然降温至室温后离心三次并真空干燥，制备得到硫掺杂钴基碳纳米笼；
(3)聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼(PS-CNCs)的制备：
称取10mg步骤(2)制备的硫掺杂钴基碳纳米笼材料溶于10mL无水乙醇中，超声分散后加入对甲苯磺酸铁以及适量吡咯单体超声混合均匀后反应24h，离心三次并真空干燥。


2.如权利要求1所述的一种聚吡咯包覆硫掺杂钴基碳纳米笼材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昕，张伟，张家豪，刘小飞，周兴伟，郑伟涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22