【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池正极材料，具体涉及一种球状moo2@mos2@c锂氧气电池正极催化材料及其制备方法。
技术介绍
1、当今，过度使用化石燃料导致了潜在不可逆的资源危机和严重的环境污染，锂离子电池较低的能量密度难以满足现在社会对大功率应用的需求。在各种新兴的能源技术中，可充电锂氧气电池因其超高的理论能量密度而备受关注，被认为是非常具有应用前景的电池体系。
2、然而，锂氧气电池电化学过程中氧还原和氧析出反应动力学滞后，导致了锂氧气电池表现出较高的充放电过电势、较差的倍率性能、有限的循环寿命和较低的能量密度等问题。因此，研究人员开展高效正极催化剂材料研究以加速反应动力学，并提升锂氧气电池性能。
3、贵金属及其合金具有优异的电催化性能，然而由于成本高，资源少等原因限制了这类催化剂的广泛应用。过渡金属氧化物和硫化物因其结构多样，含量丰富，具有优异的电化学活性而被广泛应用于电催化领域中。但是现有的锂氧气电池正极催化剂存在以下问题：催化性能差，不能较好的缓解锂氧气电池中的动力学缓慢问题，容易产生副反应；催化剂在长循环过程中的结构稳定性较差，例如在循环过程中，不能完全分解放电产物，随着放电产物堆积越来越多，活性位点被掩盖，导致电池寿命较低；电池的比容量低和循环稳定性难以保证，催化剂不能高效地催化电化学反应，导致过电势较高和电解液分解。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种球状moo2@mos2@c锂氧气电池正极催化材料、其制备方法及锂氧气电池
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种球状moo2@mos2@c锂氧气电池正极催化材料的制备方法，包括如下步骤：
4、向钼源和十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液中加入硫脲、乙二醇、正丁醇和易挥发性酸溶液，得到混合溶液；
5、将得到的混合溶液进行水热反应，得到前驱体；
6、将制备的前驱体分离、干燥、煅烧后，即得。
7、所得的moo2@mos2为同源异质结构。由于不同材料的费米能级差异，电子可以通过异质界面从高费米能级区域迁移到低费米能级区域从而提升材料的导电性。较高导电性的moo2和较高催化活性的mos2之间的协同效应也能够促进电化学反应过程，从而提升锂氧气电池性能。球状结构由纳米片堆积而成，表面具有丰富的储存放电产物的空间，也有助于电解液的浸润和传质过程，进而提高锂氧气电池的循环寿命和比容量。
8、虽然moo2也有良好的导电性，但是材料的结构稳定性更多由碳层提供，此外，碳层还可以提高材料的导电性，材料导电性的提高也能减少制备浆料时加入的导电剂，更好地发挥催化剂的催化能力。
9、本专利技术中采用的方法是微乳液法，目的是使材料的单分散性好，得到单分散性好的微球。
10、加盐酸的作用是调节溶液的ph值至弱酸性。
11、在一些实施例中，所述混合溶液中，钼源的浓度为3-5mmol/l，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为40-60mmol/l，硫脲的浓度为40-70mmol/l，乙二醇的浓度为15-20％，正丁醇的浓度为30-40％，易挥发性酸溶液的浓度为0.1-0.5％，％为质量百分数；
12、优选的，所述混合溶液中，钼源的浓度为3.33mmol/l，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为50mmol/l，硫脲的浓度为41.67-66.67mmol/l，乙二醇的浓度为16.67％，正丁醇的浓度为33.33％，易挥发性酸溶液的浓度为0.3％。
13、在一些实施例中，易挥发性酸溶液选用盐酸。
14、在一些实施例中，水热反应的温度为200-240℃，水热反应的时间为20-24h。
15、在一些实施例中，所述分离为离心分离步骤，离心分离的转速为4000-6000rpmmin-1。
16、优选的，还包括将离心分离得到的前驱体采用酒精和去离子水反复清洗的步骤。
17、在一些实施例中，所述干燥的温度为40-60℃，干燥时间为10-14h。
18、在一些实施例中，所述煅烧的温度为700-900℃，煅烧时间为2-3h。
19、优选的，所述煅烧的升温速率为3-4℃min-1。
20、第二方面，本专利技术提供一种球状moo2@mos2@c锂氧气电池正极催化材料，由所述制备方法制备而成。
21、第三方面，本专利技术提供一种锂氧气电池，其正极催化材料为所述球状moo2@mos2@c锂氧气电池正极催化材料。
22、上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
23、(1)本专利技术采用简单的水热和煅烧后处理法构筑了球状moo2@mos2@c正极催化材料，这种材料由纳米片堆积而成，球表面具有丰富的储存放电产物的空间，有利于放电产物的分解，也可以促进电解液的浸润和传质过程。
24、(2)moo2具有良好的导电性较好的催化活性，与具有优异催化活性的mos2构成同源异质结构能够协同催化加速锂氧气电池反应动力学过程，材料主要暴露的mos2晶面更够提供更多的催化活性位点，使材料的催化性能得到提升。碳层结构也能增强材料在长循环过程中的结构稳定性，延长电池寿命。
25、(3)本专利技术制备的正极催化材料的形貌和电化学性能具有良好的可重复性，表现出较高的比容量和较好的循环稳定性。在一个具体的实施例中，所描述的催化剂材料在500mag-1电流密度、截止比容量为1000mah g-1条件下，可稳定循环64圈。在500mag-1电流密度、2.35-4.50v电压窗口条件下，可达到13511.5/18048.0mah g-1的充放电比容量。
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1.一种球状MoO2@MoS2@C锂氧气电池正极催化材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：水热反应的温度为200-240℃，水热反应的时间为20-24h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分离为离心分离步骤，离心分离的转速为4000-6000rpm min-1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述混合溶液中，钼源的浓度为3-5mmol/L，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为40-60mmol/L，硫脲的浓度为40-70mmol/L，乙二醇的浓度为15-20％，正丁醇的浓度为30-40％，易挥发性酸溶液的浓度为0.1-0.5％，％为质量百分数；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括将离心分离得到的前驱体采用酒精和去离子水反复清洗的步骤。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为40-60℃，干燥时间为10-14h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述煅烧的温度为700-900℃，
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述煅烧的升温速率为3-4℃min-1。
9.一种球状MoO2@MoS2@C锂氧气电池正极催化材料，其特征在于：由权利要求1-8任一所述制备方法制备而成。
10.一种锂氧气电池，其特征在于：其正极催化材料为权利要求8所述球状MoO2@MoS2@C锂氧气电池正极催化材料。
...【技术特征摘要】
1.一种球状moo2@mos2@c锂氧气电池正极催化材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：水热反应的温度为200-240℃，水热反应的时间为20-24h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分离为离心分离步骤，离心分离的转速为4000-6000rpm min-1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述混合溶液中，钼源的浓度为3-5mmol/l，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为40-60mmol/l，硫脲的浓度为40-70mmol/l，乙二醇的浓度为15-20％，正丁醇的浓度为30-40％，易挥发性酸溶液的浓度为0.1-0.5％，％为质量百分数；
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，张一鸣，赵兰玲，刘峣，张子栋，周兆睿，李业冰，窦一川，李瑞丰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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