双金属硒化物/碳复合导电粉体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂氧气电池技术领域，涉及锂氧气电池正极催化剂，具体涉及双金属硒化物/碳复合导电粉体材料及其制备方法和应用。包括如下步骤：将钼源、镍盐、硒源加水溶解，然后加入乙二胺混合均匀，加热至100～360℃进行水热反应10～30h，获得固相前驱体；将所述固相前驱体在惰性气氛条件下加热至400～500℃进行煅烧，煅烧后即得。本发明专利技术制备的所得材料具有特殊的空心球花形貌，具有优异的导电性能，有效的防止了二维材料在充放电过程中的团聚现象且明显改善了材料导电性差的问题，得到了优异的循环稳定性和高的比容量，同时材料的制备方法简单，合成过程可重复性高，极具工业化生产价值和实际应用价值。和实际应用价值。和实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
双金属硒化物/碳复合导电粉体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂氧气电池
，涉及锂氧气电池正极催化剂，具体涉及双金属硒化物/碳复合导电粉体材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]可充电锂氧气电池具有可以与石油媲美的优异的理论能量密度，有望取代传统锂离子电池成为未来长距离电动汽车的供电系统。然而，锂氧气电池仍然面临着电解液挥发与分解、锂负极不稳定、氧还原和氧析出反应动力学缓慢等问题，使得锂氧气电池表现出不理想的电化学性能，如高充放电过电势，低比容量和差的循环稳定性等，阻碍了锂氧气电池的大规模实际应用。
[0004]设计结构合理的高效正极催化剂是解决以上问题的有效途径之一。MoSe2具有类石墨状夹层结构，表现出小带隙(～1.05eV)和宽层间距等特性，可以促进离子和氧气的传输，作为催化剂在电池、水分解、燃料电池等电催化领域表现出巨大的应用潜力。据专利技术人研究了解，通过对MoSe2进行形貌调控、杂原子掺杂以及与导电碳复合等结构工程调控可以显著提高其电催化性能。然而，其调控形貌时，通常需要添加模板剂；掺杂原子时，需要掺杂Pd等贵金属；与导电碳复合时，需要与碳纳米纤维进行复合，其存在制备过程复杂、原料成本较高等问题。另外，尽管目前MoSe2催化剂表现出了良好的锂氧气电池电化学性能，但其导电性差，仍然限制了其对锂氧气电池电化学过程的有效催化。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供双金属硒化物/碳复合导电粉体材料及其制备方法和应用，本专利技术制备的所得材料具有特殊的空心球花形貌，表面交叉排列有薄的纳米片，有效防止了二维材料的堆积，与具有相同空间群且导电性优异的非化学计量Ni
0.85
Se形成异质结构，显著改善了其电催化性能，可用做锂氧气电池的正极催化材料。同时制备方法简单，仅通过简单水热反应和后续热处理即可获得，且无需添加模板剂，反应条件温和，为锂氧气电池的大规模工业化生产和实际应用提供了有效助益。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一方面，一种双金属硒化物/碳复合导电粉体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将钼源、镍盐、硒源加水溶解，然后加入乙二胺混合均匀，加热至100～360℃进行水热反应10～30h，获得固相前驱体；
[0009]将所述固相前驱体在惰性气氛条件下加热至400～500℃进行煅烧，煅烧后即得。
[0010]本专利技术通过向水中添加钼源、镍盐、硒源，通过水热、煅烧形成双金属硒化物，其在形成双金属硒化物的过程中，不同晶胞各自在三维空间平行地无间隙地堆砌，便组成各自
不同晶体的整体内部结构，从而出现了各种不同结构的晶体。本专利技术在反应过程中通过添加乙二胺能够起到封端剂的作用，封端剂通过选择性地吸附在晶体中占多数的面来影响晶体结构，乙二胺在特定面吸附量增加时会使材料沿着特定方向生长从而使得样品呈现出特殊的形貌；同时添加乙二胺，也能作为双金属硒化物/碳复合导电粉体材料的碳的来源，乙二胺经过水热、煅烧，能够产生碳，进而与双金属硒化物进行复合。
[0011]本专利技术研究发现，与现有的MoSe2材料相比，制备的碳包覆双金属硒化物导电粉体复合材料形貌特殊、导电性好，具有优异的比容量性能和循环稳定性，可以用于锂氧气电池。
[0012]另一方面，一种双金属硒化物/碳复合导电粉体材料，由上述制备方法获得。
[0013]第三方面，一种上述双金属硒化物/碳复合导电粉体材料在锂氧气电池正极催化材料中的应用。
[0014]第四方面，一种锂氧气电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极的正极催化剂为上述双金属硒化物/碳复合导电粉体材料。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016](1)本专利技术通过原料的选择结合水热条件及热处理条件制成碳包覆双金属硒化物导电粉体材料，该材料具有交叉排列的空心球花结构，能够避免纳米片之间的不断堆积，同时形成的的大间隙可以为储存放电产物提供足够的空间，并加速反应物质和电荷的传输。
[0017](2)经过实验证明，本专利技术制备的碳包覆双金属硒化物导电粉体材料具有优异的电子电导率，其电化学性能具良好的可重复性，且循环稳定性能优异。其中，电子电导率可达3.71S cm
‑1；在电流密度200mA g
‑1的测试条件下进行充放电，首圈充放电的比容量可达12328/14317mAh g
‑1；在电流密度为200mA g
‑1截止比容量为600mAh g
‑1的测试条件下进行充放电，电池的循环寿命可以达到212次；在电流密度为200mA g
‑1、截止比容量为1000mAh g
‑1的测试条件下进行充放电，电池的循环寿命可以达到154次。
[0018](3)本专利技术提供的制备方法，无需采用模板，操作简单，易于规模化生产，成本较低。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0020]图1为本专利技术实施例1合成的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C的XRD测试结果；
[0021]图2为本专利技术实施例1合成的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C的Raman测试结果；
[0022]图3为本专利技术实施例1合成的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C的FESEM图；
[0023]图4为本专利技术实施例1合成的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C的TEM图；
[0024]图5为本专利技术实施例1合成的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C用于锂氧气电池测试时的首圈充放电图，测试条件为电流密度200mA g
‑1，截止电压2.35
‑
4.50V；
[0025]图6为本专利技术实施例1合成得到的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C用于锂氧气电池测试时的循环性能图，测试条件为电流密度200mA g
‑1，截止比容量为600mAh g
‑1；
[0026]图7为本专利技术实施例1合成得到的MoSe2‑
Ni
0.85
Se@C用于锂氧气电池测试时的循环性能图，测试条件为电流密度200mA g
‑1，截止比容量为1000mAh g
‑1。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆双金属硒化物导电粉体材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：将钼源、镍盐、硒源加水溶解，然后加入乙二胺混合均匀，加热至100～200℃进行水热反应20～30h，获得固相前驱体；将所述固相前驱体在惰性气氛条件下加热至400～500℃进行煅烧，煅烧后即得。2.如权利要求1所述的碳包覆双金属硒化物导电粉体材料的制备方法，其特征是，所述钼源为四水钼酸铵。3.如权利要求1所述的碳包覆双金属硒化物导电粉体材料的制备方法，其特征是，所述镍盐为醋酸镍。4.如权利要求1所述的碳包覆双金属硒化物导电粉体材料的制备方法，其特征是，所述硒源为二氧化硒。5.如权利要求1所述的碳包覆双金属硒化物导电粉体材料的制备方法，其特征是，钼源中钼元素与镍盐中的镍元素的摩尔比为1:1～2，优选为1:1.0～1.1；或，镍盐中的镍元素与硒源的硒元素的摩尔比为1:3.5～5.0，优选为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峣，龙宇欣，张子栋，王俊，赵兰玲，张一鸣，李业冰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：