【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机合成，具体涉及一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法和应用。
技术介绍
1、锂硫电池因其丰富、安全、低成本而被认为是下一代能源存储系统的候选材料。但是硫及其反应产物导电性差，充放电过程中存在严重的体积膨胀，会导致活性物质从集流体上脱落，而且电池反应过程中可溶性多硫化锂会从正极向负极扩散形成穿梭效应，造成电池库伦效率低、容量衰减快等一系列的问题。因此通过合理的电池结构设计阻挡多硫化物向负极的穿梭，同时提高电池电极的导电性是解决锂硫电池目前存在问题的必要手段。
2、金属硫化物中的硫原子具有很高的电负性，可以从过渡金属中捕获电子，并作为活性位点稳定反应中间体，因此金属硫化物对锂硫电池中的活性物质具有优异的吸附能力和催化作用，能够提升电池的反应动力学。目前，合成金属硫化物的方法有高温固相法、水热法等，但是制得的产物一般粒径较大，纯度较低，且合成的原料对环境安全有一定威胁。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法和应用，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术以二醋酸纤维素为碳源制备了一种二维多孔碳片，并在其表面均匀的复合了一层金属硫化物，将此专利技术作为锂硫电池隔膜改性材料，二维多孔碳片可以对溶解在锂硫电池电解液的多硫化物起到物理阻挡作用，提高活性材料利用率，表面的金属硫化物可以作为活性位点催化和吸附多硫化物，提高多硫化物的转化动力学。
2、本专利技术采用如下技术方案来实现的：
3、一
4、称取设定质量比的二醋酸纤维素和氢氧化钾，进行充分研磨混合，在氮气气氛下烧结，用盐酸酸洗除去杂质后干燥得到二维多孔碳片；
5、按设定质量比称取二维多孔碳片、金属乙酸盐和尿素，加入乙醇作为溶剂，超声至金属乙酸盐完全溶解；将乙醇蒸干后，放入管式炉中在氮气气氛下加热，在此过程中，碳将金属盐离子还原成其对应的单质金属颗粒，即得到单质金属颗粒的二维多孔碳；
6、将单质金属颗粒的二维多孔碳研磨至蓬松放入磁舟中，把磁舟放入管式炉，在靠近进气口的磁舟上游放置一个装有升华硫的磁舟，升温后在通入氮气的携带下，硫蒸气将二维碳片表面的金属颗粒硫化，形成金属硫化物。
7、本专利技术进一步的改进在于，二醋酸纤维素和氢氧化钾的质量比为1：1～3。
8、本专利技术进一步的改进在于，每100mg的二维多孔碳片中加入1mmol的过渡金属乙酸盐和100mg的尿素。
9、本专利技术进一步的改进在于，金属乙酸盐为乙酸铁、乙酸钴或乙酸镍。
10、本专利技术进一步的改进在于，乙醇的加入量能够将称取的金属乙酸盐完全溶解。
11、本专利技术进一步的改进在于，在氮气气氛下加热时的温度为700～800℃。
12、本专利技术进一步的改进在于，在氮气气氛下加热时的氮气流速为100～200ml h-1。
13、本专利技术进一步的改进在于，超声10min至金属乙酸盐完全溶解。
14、一种二维多孔碳片复合金属硫化物的应用，该二维多孔碳片复合金属硫化物采用所述的制备方法制备得到，其作用于锂硫电池的隔膜改性材料。
15、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
16、一、本专利技术中二维多孔碳片的碳源为二醋酸纤维素，活化剂为氢氧化钾，采用最简单的机械混合的方式混合均匀然后高温处理后即可得到二维多孔碳材料，同时还能够保证制备出的碳材料形貌均匀，制备过程中设备简单，避免了复杂的仪器设备，原料的成本低。
17、二、本专利技术中加入催化剂的同时加入了一定比例的尿素，其目的是尿素可以与金属离子发生络合反应，从而避免了金属颗粒的团聚，将本专利技术的材料涂覆在隔膜上后，保证了催化位点分布的均匀性，有利于更高效率的催化锂硫电池中多硫化物的转化。
18、三、本专利技术中采用两步法合成了三种不同种类的金属硫化物，其中第一步烧结加入的金属源为对应的金属乙酸盐，第二步硫化的硫源为升华硫，原料简单、成本低且环境友好，制备出的金属硫化物结晶度高、颗粒大小均匀、分散性好，有利于更高效率的催化锂硫电池中多硫化物的转化，加快电池反应动力学。
19、四、本专利技术方法制备获得的二维多孔碳上复合金属硫化物的结构，可用于锂硫电池的隔膜改性，其中层片状的二维多孔碳以层层堆叠的方式被刮涂在隔膜上，增大了多硫化物向负极穿梭时的移动路径，可以对溶解在锂硫电池电解液的多硫化物起到物理阻挡作用，提高活性材料利用率。同时，负载到二维多孔碳片上的金属硫化物能够提高电池内部的导电性，提高反应动力学，而且能够作为反应的催化位点，吸附并催化多硫化物的转化。
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1.一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，二醋酸纤维素和氢氧化钾的质量比为1：1～3。
3.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，每100mg的二维多孔碳片中加入1mmol的过渡金属乙酸盐和100mg的尿素。
4.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，金属乙酸盐为乙酸铁、乙酸钴或乙酸镍。
5.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，乙醇的加入量能够将称取的金属乙酸盐完全溶解。
6.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，在氮气气氛下加热时的温度为700～800℃。
7.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，在氮气气氛下加热时的氮气流速为100～200mL h-1。
8.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化
9.一种二维多孔碳片复合金属硫化物的应用，其特征在于，该二维多孔碳片复合金属硫化物采用权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备得到，其作用于锂硫电池的隔膜改性材料。
...【技术特征摘要】
1.一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，二醋酸纤维素和氢氧化钾的质量比为1：1～3。
3.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，每100mg的二维多孔碳片中加入1mmol的过渡金属乙酸盐和100mg的尿素。
4.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，金属乙酸盐为乙酸铁、乙酸钴或乙酸镍。
5.根据权利要求1所述的一种二维多孔碳片复合金属硫化物的制备方法，其特征在于，乙醇的加入量能够将称...
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