【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料，尤其涉及一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、金属硫化物(如(feni)xsy)常用作电池的电极材料，锂离子电池的负极容量相对较低，限制其能量密度等；采用金属硫化物(如(feni)xsy)作为锂离子电池的负极时，具有比容量高等优点，但也面临着电导率低、电极体积膨胀严重、循环寿命短等问题；
2、锂硫电池受到电导率低、多硫化锂中间体“穿梭”等问题制约。电极材料(如正极材料)是决定锂硫电池电化学性能的关键因素。因此，设计构筑高性能正极材料显得尤为重要。采用金属硫化物颗粒(如(feni)xsy)作为硫载体来制备复合硫电极，可提高硫载量，吸附多硫化锂中间体，从而提升锂硫电池电化学性能。然后，金属硫化物的电导率较低、纳米颗粒易团聚、体积膨胀严重等因素将造成锂硫电池倍率性能和循环稳定性较差等问题。
3、金属硫化物(如(feni)xsy)作为常用的电极材料，如何对金属硫化物材料进行改性使其克服在锂离子电池和锂硫电池上应用的缺陷显得尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术的一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、依次将lif和ti3alc2加入到hcl溶液中，通过刻蚀得到ti3c2
4、s2、通过水热方法合成球形花状的feni-ldh，并离心进行冷冻干燥，得到干燥的球形花状feni-ldh粉末；
5、s3、将干燥的球形花状feni-ldh粉末进行硫化处理，得到球形(feni)xsy粉末；
6、s4、将(feni)xsy粉末加入去离子水中并超声分散均匀，再加入少层ti3c2tx溶液，搅拌均匀，经冷冻干燥，最后获得静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料。
7、进一步的，步骤s1中，hcl溶液的摩尔分数为8-10mol l-1，lif和hcl溶液的质量比为3-6:80。
8、进一步的，步骤s1中，lif和ti3alc2的质量比为1-4:2，刻蚀时搅拌速率为300～700rpm，刻蚀温度为30-50℃，刻蚀时间为24-48h。
9、进一步的，步骤s1中，离心速率为3000～7000rpm，超声时间大于1h。
10、进一步的，步骤s2中，水热反应中，六水硝酸镍、九水硝酸铁和尿素的摩尔比为(1-6):1:(8-11)，水热温度为100-150℃，水热时间为12-24h。
11、进一步的，步骤s3中，硫粉与feni-ldh粉末的质量比为2-20:1。
12、进一步的，步骤s3中，管式炉中硫化气氛为氩气或氩气和氢气混合气氛，硫化温度为300-400℃，保温时间为1-3h。
13、进一步的，步骤s4中，ti3c2tx和(feni)xsy的质量比为1-16:4，搅拌速率为300～700rpm，搅拌时间为4-10h。
14、一种如上述的制备方法合成的静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料。
15、一种如上述的ti3c2tx/(feni)xsy复合材料在锂离子电池和锂硫电池电极材料中的应用。
16、有益效果：
17、本专利技术以层状双金属氢氧化物(ldh)为模板制备层状双金属硫化物(feni)xsy，且(feni)xsy为球形。再通过静电自组装将二维材料ti3c2tx和二维材料(feni)xsy进行复合，将(feni)xsy均匀负载于导电性良好的mxene ti3c2tx纳米片上，制备出具有二维层状多孔结构的ti3c2tx/(feni)xsy复合材料。其中，球形(feni)xsy有优异的吸附和催化性能，并可有效防止ti3c2tx的堆叠，本专利技术制备的少层ti3c2tx具有高导电性、高比容量和良好的化学吸附特性，将该复合材料用作锂离子电池负极时，(feni)xsy可提供更多的嵌锂活性位点，而ti3c2tx纳米片可提高电导率并可缓解(feni)xsy在嵌锂/脱锂过程中的体积变化，从而协同提高锂离子电池的比容量、倍率性能和循环稳定性等。
18、将该复合材料用作锂硫电池中的硫复合电极载体时，ti3c2tx和(feni)xsy构成的多孔结构将有利于s的负载并阻碍(feni)xsy纳米结构的团聚，(feni)xsy中复合的fe-s、ni-s键有利于硫的负载和多硫化锂中间体的吸附。同时，(feni)xsy的电催化活性将促进多硫化锂向li2s2/li2s转化，从而抑制多硫化锂“穿梭”效应。ti3c2tx中的ti-c键也有利于s的负载和多硫化锂的吸附，而ti3c2tx中的高电导率，将有利于电子的传输，提升电极的比容量、倍率性能和循环稳定性等。
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1.一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，HCl溶液的摩尔分数为8-10mol L-1，LiF和HCl溶液的质量比为3-6:80。
3.如权利要求2所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，LiF和Ti3AlC2的质量比为1-4:2，刻蚀时搅拌速率为300～700rpm，刻蚀温度为30-50℃，刻蚀时间为24-48h。
4.如权利要求3所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，离心速率为3000～7000rpm，超声时间大于1h。
5.如权利要求1所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，水热反应中，六水硝酸镍、九水硝酸铁和尿素的摩尔比为(1-6):1:(8-11)，水热温度为1
6.如权利要求1所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，硫粉与FeNi-LDH粉末的质量比为2-20:1。
7.如权利要求6所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，管式炉中硫化气氛为氩气或氩气和氢气混合气氛，硫化温度为300-400℃，保温时间为1-3h。
8.如权利要求1所述的一种静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，Ti3C2Tx和(FeNi)xSy的质量比为1-16:4，搅拌速率为300～700rpm，搅拌时间为4-10h。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的制备方法合成的静电自组装二维Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料。
10.一种如权利要求9所述的Ti3C2Tx/(FeNi)xSy复合材料在锂离子电池和锂硫电池电极材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，hcl溶液的摩尔分数为8-10mol l-1，lif和hcl溶液的质量比为3-6:80。
3.如权利要求2所述的一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，lif和ti3alc2的质量比为1-4:2，刻蚀时搅拌速率为300～700rpm，刻蚀温度为30-50℃，刻蚀时间为24-48h。
4.如权利要求3所述的一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，离心速率为3000～7000rpm，超声时间大于1h。
5.如权利要求1所述的一种静电自组装二维ti3c2tx/(feni)xsy复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，水热反应中，六水硝酸镍、九水硝酸铁和尿素的摩尔比为(1-6):1:...
【专利技术属性】
技术研发人员：金俊，邓贵胜，王欢文，汪锐，公衍生，贺贝贝，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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