本发明专利技术公开了一种纳米片自组装的MoS2纳米空心材料及其制备与作为储锂电极材料的应用。该自组装的MoS2纳米空心材料是将原料氧化钼、氟化钠、硫氰酸钾按质量比0.8~0.9：0.5~0.6：1.5~2.0混合，加入到水-乙醇混合溶剂中，置于反应釜中密封,于140~220℃反应12~30h，所得产物经洗涤、分离、干燥即得。本发明专利技术的方法所需条件简易、原料廉价易得、形貌高度可控，易于实现工业化生产。以所制备的纳米片自组装的MoS2纳米空心材料为活性物质制备储锂电极，不仅具有高的电化学储锂可逆容量和优异的循环性能，同时具有优良的倍率性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学纳米材料制备技术和新能源材料领域，具体涉及一种纳米片自组装的MoS2纳米空心材料及其制备与作为储锂电极材料的应用。
技术介绍
二次电池代表了储能技术的主要研究方向。现有二次电池因为寿命、功率、容量、成本等因素还不能满足未来移动通讯和电动汽车的需求。纳米材料的制备与研究正成为提升传统电池性能、研制新型电池、降低成本的关键科学与技术，是全面提升现有二次电池综合性能和研制新型电池的必然选择，代表了当前电池材料与技术研究的主流与前沿发展方向。随着锂电池在电动汽车领域的发展，人们对目前商业化的储锂电极材料提出更高的要求，不仅希望能进一步提高其能量密度和功率密度，还寄望于能有更好的循环性能和安全性能。目前商业化的储锂层状材料主要是石墨材料，但它的理论比容量只有372mAh/go此外由于其安全性、循环寿命和对极限温度耐受性等负面问题，制约了其在大规模储能以及电动汽车中广泛使用的瓶颈。因此，寻求一种比容量高，循环性能以及倍率性能优异的储锂材料，对于提高二次锂电池的储锂性能具有重要的实际意义。类石墨的MoS2具有典型的三明治层式结构，两个S原子层之间夹着一个金属Mo层，在MoS2晶体结构中S-Mo原子间为S-Mo-S强共价键，相邻两层通过S层之间的范德华力联接起来。因此层间作用力相对较弱，分子层之间的距离为O. 62nm，这一特征使其有利于可逆的嵌脱锂离子。我国钥源丰富，且在深度放电的条件下，理论上MoS2可以结合4个Li r672mAh/g)相对石墨具有很高的比容量，是一种很有潜力的可以商业化的储锂材料。然而其仍存在循环过程中体积变化大导致结构不稳定以及导电率低的缺点，目前人们采用的改性方法主要是两种一、材料的纳米化同时将MoS2层间距扩大，不仅缩短锂离子迁移通道还可以提高Li+的嵌入空间；二、通过与导电异相基质结合来提高导电率改善材料的倍率及循环性能，同时抑制活性电极材料的体积效应。Du, G. D.将商业化的MoS2通过剥离-重组装的方法合成具有较大层间距的MoS2(Chem.Commun. , 2010, 46, 1106.) ;Xiao, J.等将氧化乙烯单体和剥离的MoS2水解氧化聚合化成(PEO)MoS2 (Chem. Mater.，2010，22，4522.) ; Chang, K.通过水热法将 a_C 插入到 MoS2 分子层中，再进一步高温煅烧得到掺碳的复合电极材料(J. Mater. Chem.，2011，21，6251.) ;Liu, H.先合成磷代钥酸铵，将分子筛(SBA-15)浸溃到该体系中一段时间，在H2S气氛中煅烧得到三维的介孔MoS2 (Adv. Energy Mater.，2012，2，970.);而Hwang, H.是在对二甲苯有机溶剂中分解Mo (CO) 6和S粉，制得3(T50nm左右的具有较大层间距的(O. 69nm)无序MoS2纳米片(Nano Lett.，2011, 11，4826.)。上述这些纳米材料表现出优异的循环性能和大电流充放电的性能，具备一定的电化学性能优势。但是往往存在工艺苛刻、较高的成本或对环境污染比较严重等问题。CN 102142538A(CN201110046460. 4)公开一种石墨烯/MoS2与无定形碳的锂离子电池电极及制备方法，其中的活性物质为石墨烯纳米片、MoS2与无定形碳的复合材料，主要提高可逆容量和循环性能。本专利技术的技术方案为组分和重量百分比含量如下石墨烯纳米片4.2 15%，MoS2:4r65%，其余为无定形碳。该专利技术主要包括先以化学氧化法以石墨为原料制备氧化石墨纳米片、再通过水热途径合成得到石墨烯纳米片/MoS2类石墨烯纳米片与无定形碳的复合纳米材料，最后以此复合材料为电化学活性物质制备电极。具有高的电化学储锂可逆容量和优异的循环稳定性能。CN102142541A(CN201110046491. X)提供一种高容量和循环性能稳定的锂离子电池电极材料的制备，其中活性物质为石墨烯纳米片/MoS2复合纳米材料二者物质量之比为I Γ4:1.该专利技术的电极制备方法包括用化学氧化法以石墨为原料制备氧化石墨纳米片，再进一步水热原位还原法合成得到石墨烯纳米片/MoS2复合纳米材料.最后以该复合纳米材料为活性物质制备电极。目前还没有关于单独的MoS2纳米材料作为储锂电极活性物质及其制备方法的报道。
技术实现思路
为了克服现有报道的MoS2作为储锂电极材料的不足，本专利技术提供一种简便易得的储锂用MoS2纳米空心结构的电极材料及其制备方法。本专利技术还提供该MoS2纳米空心材料作为储锂电极材料的应用，本专利技术的MoS2纳米空心材料(纳米片自组装)与实心纳米电极材料相比能有效地提高大电流充放电的性能及循环稳定性。本专利技术的技术方案如下一种MoS2纳米空心材料，按以下方法制得将原料氧化钥、氟化钠、硫氰酸钾按质量比O. 8^0. 9 :0. 5^0. 6 :1. 5^2. O混合，加入到水-乙醇混合溶剂中，原料与混合溶剂的质量体积比为(5. 6^7) /100，单位为g/mL ;置于反应釜中密封，于14(T220°C反应12 30h，所得产物经洗涤、分离、干燥即得。根据本专利技术优选的，所述的混合溶剂为水乙醇体积比(3 1):(广3)，进一步优选水乙醇体积比3:1的混合溶剂。根据本专利技术，一种MoS2纳米空心材料的制备方法，步骤如下将原料氧化钥、氟化钠、硫氰酸钾按质量比O. 8^0. 9 :0. 5^0. 6 :1. 5^2. O混合，加入到水-乙醇混合溶剂中，原料与混合溶剂的质量体积比为(5. 6^7) /100，单位为g/mL ;搅拌O. 5 lh，置于聚四氟乙烯反应釜中密封，于14(T220°C反应12 30h，反应所得产物经去离子水和无水乙醇洗涤，离心分离并在真空60°C条件下干燥6 8h，得到纳米片自组装的MoS2纳米空心材料。根据本专利技术，优选的一种MoS2纳米空心材料的制备方法，步骤如下将氧化钥O. 865g、氟化钠O. 515g、硫氰酸钾I. 930g混合，加入到50mL的水-乙醇(3^1): ( f 3)体积比的混合溶剂反应体系中，均匀搅拌O. 5h转入60mL聚四氟乙烯反应釜中，密封，于18(T220°C反应16 20h，反应所得产物经去离子水和无水乙醇洗涤，离心分离并在真空60°C条件下干燥6 7h，得到MoS2纳米空心材料。进一步优选的，MoS2纳米空心材料的制备方法是，将氧化钥O. 865g、氟化钠O. 515g、硫氰酸钾I. 930g混合，加入到50mL的水-乙醇3:1体积比的混合溶剂反应体系中，均匀搅拌O. 5h转入60mL聚四氟乙烯反应釜中，密封，于18(T220°C反应16h，反应所得产物经去离子水和无水乙醇洗涤，离心分离并在真空60°C条件下干燥6h，得到纳米片自组装的MoS2纳米空心材料。最优选的，MoS2纳米空心材料的制备方法是，将氧化钥O. 865g、氟化钠O. 515g、硫氰酸钾I. 930g混合，加入到48mL的水-乙醇3:1体积比的混合溶剂反应体系中，均匀搅拌O. 5h转入60mL聚四氟乙烯反应釜中密封，于200°C条件下反应16h，产物经去离子水和无水乙醇洗涤，离心分离并在60°C下真空干燥6h，得到MoS2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种MoS2纳米空心材料，按以下方法制得：将原料氧化钼、氟化钠、硫氰酸钾按质量比0.8~0.9：0.5~0.6：1.5~2.0混合，加入到水？乙醇混合溶剂中，原料与混合溶剂的质量体积比为（5.6~7）/100，单位为g/mL；置于反应釜中密封,于140~220℃反应12~30h，所得产物经洗涤、分离、干燥即得。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钱逸泰，杨剑，王猛，李光达，徐化云，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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