一种铝硫电池催化剂的制备方法技术

本发明专利技术适用于铝硫电池技术领域，提供了一种铝硫电池催化剂的制备方法，所述催化剂为MQDs，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将0.2g多层Ti3C2T

【技术实现步骤摘要】
一种铝硫电池催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于铝硫电池
，尤其涉及一种铝硫电池催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]铝硫电池是一种高能量密度的电池，其中铝极与硫正极之间通过电解质隔膜进行电化学反应。硫是一种化学反应活性强的非金属元素，其在电化学反应中能够释放出大量的电能。铝是一种常见的廉价金属，其较高的电位和能量密度使其成为理想的电池材料。铝硫电池的反应过程是由铝极向硫正极提供电子，并同时在铝端释放出铝离子。硫正极在电子的作用下还原成为多硫化物，这个过程中同时释放出大量的热量和电能。整个电池系统的能量密度非常高，远高于传统的铅酸电池和锂离子电池。铝硫电池具有许多优点，如高能量密度、低成本、长寿命、快速充电和无毒污染等。然而，铝硫电池也存在许多挑战，如阳极在电化学反应中被腐蚀、电解液的稳定性、硫正极的寿命和充放电效率等。因此，铝硫电池的研究仍处于早期阶段，需要进一步开展工作以实现其商业应用。
[0003]穿梭效应是抑制铝硫电池性能的原因之一，这是由于硫正极中的多硫化物在充放电过程中易于溶解、扩散和迁移，导致硫在电池中的反应仅靠硫正极的固体电解质隔膜进行控制，而不是依赖于固体电极之间的电子传导。这样一来，一部分多硫化物会穿透隔膜并沉积在铝极上，导致电池容量减小、循环寿命下降、内阻增加和安全性降低等问题。为了解决硫穿梭效应，铝硫电池的研究者采取了多种方法，如改进电解质、设计新型隔膜和使用添加剂等。其中一种方法是往正极引入催化剂。这些催化剂可以在电极表面促进反应发生，防止硫化物的形成，减缓氧化反应速率，从而抑制穿梭效应的发生。另外，催化剂还可以让电极表面形成更加稳定的反应产物和更完整的电极表面结构，从而降低电极表面的缺陷密度，加强电极材料的机械稳定性和抗腐蚀性，进一步提高电池的循环稳定性和能量密度。
[0004]MXene 材料是一类新型二维材料，由于其独特的结构和化学性质，正引起越来越多的关注和研究。MXene 材料是由过渡金属的层状碳化物和石墨烯类似的二维晶体结构组成。MXene 的化学式通常用 M
n+1
X
n
T
x
表示，其中 M 是过渡金属元素，X 是碳（C）、氮（N）和硅（Si）等元素，T 表示官能团。MXene 材料具有二维结构，一般只有几个纳米，是目前已知的最薄的材料之一。MXene 材料的化学性质非常多样丰富，由于其表面覆盖有官能团，这些官能团的种类和含量都可以通过化学合成进行调控，从而实现材料性能的优化。还具有高导电性和优异的机械性能，可以用于柔性电子器件等领域。MQDs具有优异的化学稳定性和热稳定性，适用于高温和酸碱等严酷条件下的应用。综上所述，MQDs具有较好的可调控性、光学性能、稳定性和生物相容性，有望在生物医学、光电转换和能源存储等领域发挥重要作用。MQDs还能作为氧化反应催化剂，催化有机物的氧化反应，以及CO的氧化等反应，具有良好的催化活性和稳定性。MQDs可以被应用于电解水制氢，具有很高的催化活性和稳定性。MXene材料不仅可以作为催化剂，还可以通过制备其他催化剂来利用其材料性质。例如，可以将MXene和其他金属或氮原子掺杂的材料结合，制备出具有高效催化活性的复合催化剂。
[0005]现有技术中，在Ti3C2T
x MXene材料的制备中常伴随高温、高压和强腐蚀性物质的
条件，导致获得的MQDs的过度氧化及结构过的被破坏。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的在于提供一种铝硫电池催化剂的制备方法，旨在解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]本专利技术实施例是这样实现的，一种铝硫电池催化剂的制备方法，所述催化剂为MQDs，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将0.2g多层Ti3C2T
x
装入盛50ml甲苯的反应釜，将反应釜转移至鼓风干燥箱，将温度调至150℃，进行反应；步骤2、待反应结束后室温冷却，将反应釜内分散液吸入到注射器内；步骤3、在注射器针头部位安装过滤器分离获得棕色液体。
[0008]进一步的技术方案，所述步骤1的反应时间设定为3h。
[0009]进一步的技术方案，所述步骤1的反应时间设定为4h。
[0010]进一步的技术方案，所述步骤1的反应时间设定为5h。
[0011]进一步的技术方案，所述步骤1的反应时间设定为6h。
[0012]进一步的技术方案，在所述步骤3中，过滤器的孔径为22μm。
[0013]本专利技术实施例提供的一种铝硫电池催化剂的制备方法，该方法利用还原性的甲苯溶剂为反应溶剂制备MQDs，有效地抑制了在高温高压下进行反应时对MQDs的氧化及其结构的破坏。
附图说明
[0014]图1为反应3h后制备的MQDs的TEM图；图2为反应3h后制备的MQDs的吸收谱图；图3为反应4h后制备的MQDs的吸收谱图；图4为反应5h后制备的MQDs的吸收谱图；图5为反应6h后制备的MQDs的TEM图；图6为反应6h后制备的MQDs的吸收谱图。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0017]本专利技术一个实施例提供的一种铝硫电池催化剂的制备方法，所述催化剂为MQDs，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将0.2g多层Ti3C2T
x
装入盛50ml甲苯的反应釜，将反应釜转移至鼓风干燥箱，将温度调至150℃，进行反应，反应时间设定为3h；步骤2、待反应结束后室温冷却，将反应釜内分散液吸入到注射器内；步骤3、在注射器针头部位安装过滤器(孔径22μm)分离获得棕色液体。
[0018]在本专利技术实施例中，制得的MQDs的透射电镜（TEM）照片如图1所示，照片中显示MQDs的形貌为圆形并且具有良好的分散性，经过测量平均直径为5nm，证明成功制备了MQDs。其吸收谱如图2所示，从谱中发现强吸收出现在紫外区200nm处并延伸到可见区。
[0019]本专利技术另一个实施例提供的一种铝硫电池催化剂的制备方法，所述催化剂为MQDs，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将0.2g多层Ti3C2T
x
装入盛50ml甲苯的反应釜，将反应釜转移至鼓风干燥箱，将温度调至150℃，反应时间设定为4h；步骤2、待反应结束后室温冷却，将反应釜内分散液吸入到注射器内；步骤3、在注射器针头部位安装过滤器(孔径22μm)分离获得棕色液体。
[0020]在本专利技术实施例中，其吸收谱如图3所示，从谱中发现强吸收出现在紫外区200nm处并延伸到可见区。
[0021]本专利技术又一个实施例提供的一种铝硫电池催化剂的制备方法，所述催化剂为MQDs，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将0.2g多层Ti3C2T
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装入盛50ml甲苯的反应釜，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝硫电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为MQDs，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将0.2g多层Ti3C2T
x
装入盛50ml甲苯的反应釜，将反应釜转移至鼓风干燥箱，将温度调至150℃，进行反应；步骤2、待反应结束后室温冷却，将反应釜内分散液吸入到注射器内；步骤3、在注射器针头部位安装过滤器分离获得棕色液体。2.根据权利要求1所述的铝硫电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文娟，鲁铭，徐仕翀，李海波，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：