一种微米二硫化钴复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种微米二硫化钴复合材料的制备方法及其作为电极的应用，属于能源存储与转换材料技术领域。本发明专利技术首先原位合成碳纳米管增强金属有机框架ZIF‑67，再进行低温可控限域反应先碳化再硫化，制备具有表面官能团修饰和多孔结构的微米二硫化钴复合材料。该方法合成的二硫化钴均匀封装在多孔碳骨架中，拥有大比表面积和丰富的孔径适宜的孔隙，并且继承了金属有机框架和碳纳米管的表面官能团结构。该方法合成的微米二硫化钴复合材料作为电极，有效抑制伴随充放电过程材料的副反应、体积膨胀和中间产物溶解等现象，促进嵌入‑转换‑赝电容混合储能协同作用，呈现高比容量、高体积能量密度和优异的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种微米二硫化钴复合材料的制备方法
本专利技术属于能源存储与转换材料领域，特别涉及具有表面官能团修饰的微米二硫化钴复合材料的制备及其作为电极的应用。
技术介绍
二硫化钴(CoS2)作为电极材料其理论比容量高达870mAh/g，受到广泛关注。但是CoS2也面临着硫化物体系的共性问题，例如，电化学反应动力学缓慢、体积变化大，而且电化学过程中产生的锂硫聚合物会发生溶解以及穿梭效应。除此之外，与其他硫化物如FeS2和TiS2相比较，CoS2还存在以下特殊问题：（1）CoS2的室温本征电子导电率低，因此室温电化学性能比其他硫化物更差，（2）储能过程CoS2发生了嵌入反应以及以转换反应为主的多步相变，反应中间产物Co3S4和Co9S8几乎不导电、反应可逆性差。因此，理想的CoS2电极材料需要具有更多维度相互配合更稳定的导电网络，以及更强有力的活性物质限制机制，从而保障CoS2克服储能过程中的相转变和体积变化带来的离子电子扩散通道受阻，维持并增大反应活性位点，发挥CoS2高比容量的优势，同时显著提升其充放电过程的稳定性和使用寿命。CoS2与碳材料的复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微米二硫化钴复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：/n（1）制备ZIF-67与碳纳米管复合前驱体：将钴盐、含氮有机配体与碳纳米管浆料溶解在溶剂中，混合均匀后进行溶剂热反应，温度为40-60 ℃，反应时间6-12 h，得到ZIF-67与碳纳米管原位复合前驱体；所述碳纳米管浆料是将多壁碳纳米管以2-7 %质量百分数溶解于N-甲基吡咯烷酮中，再经过200-800 r/min真空研磨得到；/n（2）对步骤（1）制备的ZIF-67与碳纳米管复合前驱体进行限域碳化：将步骤（1）制备的ZIF-67与碳纳米管复合前驱体在真空环境中缓慢加热处理，得到多孔十二面体复合中间产物；所述的加热处理包括升温...

【技术特征摘要】
1.一种微米二硫化钴复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）制备ZIF-67与碳纳米管复合前驱体：将钴盐、含氮有机配体与碳纳米管浆料溶解在溶剂中，混合均匀后进行溶剂热反应，温度为40-60℃，反应时间6-12h，得到ZIF-67与碳纳米管原位复合前驱体；所述碳纳米管浆料是将多壁碳纳米管以2-7%质量百分数溶解于N-甲基吡咯烷酮中，再经过200-800r/min真空研磨得到；
（2）对步骤（1）制备的ZIF-67与碳纳米管复合前驱体进行限域碳化：将步骤（1）制备的ZIF-67与碳纳米管复合前驱体在真空环境中缓慢加热处理，得到多孔十二面体复合中间产物；所述的加热处理包括升温速率1-3℃/min，加热处理温度为400-500℃，保温时间0.5-2h，真空环境的真空度1-5Pa；
（3）对步骤（2）得到的多孔十二面体复合中间产物进行限域硫化：将步骤（2）得到的多孔十二面体复合中间产物与硫源混合，并在保护气氛氩气或者氮气中加热处理，所得产物再通过二硫化碳和甲醇的充分洗涤，真空干燥，得到具有表面官能团修饰的微米二硫化钴复合材料；所述的加热处理包括升温速率为1-2℃/min，加热处理温度为200-400℃，保温时间为1-2h。
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵硕，鲁建豪，薛杉杉，吴略韬，斯宏梁，黄宗乐，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11