CN108793253A - 一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用 - Google Patents

一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108793253A
CN108793253A CN201810427115.7A CN201810427115A CN108793253A CN 108793253 A CN108793253 A CN 108793253A CN 201810427115 A CN201810427115 A CN 201810427115A CN 108793253 A CN108793253 A CN 108793253A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano wire
metal chalcogenide
transition metal
dimensional
phosphorus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810427115.7A
Other languages
English (en)
Inventor
杨雷
张甲甲
代盼盼
陈丽娟
金俊成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
West Anhui University
Original Assignee
West Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by West Anhui University filed Critical West Anhui University
Priority to CN201810427115.7A priority Critical patent/CN108793253A/zh
Publication of CN108793253A publication Critical patent/CN108793253A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00—Compounds of molybdenum
    • C01G39/06—Sulfides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00—Compounds of tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00—Compounds of tungsten
    • C01G41/006—Compounds containing, besides tungsten, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及一种一维过渡金属硫属化物纳米线，所述一维过渡金属硫属化物纳米线具有类似石墨的层状结构，且具有由MS2或M2(1‑x)N2xS2表示的化学组成，其中M或N＝Mo或W。本发明制得的一维纳米线作为储能材料用作锂离子电池的负极时，表现出良好的嵌锂、脱锂性能。

Description

一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法及其储能性能的应用。
背景技术
近几年，储能材料成为国内外材料科学和能源利用方面研究的热点，储能技术可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，因而是提高能源利用率的有效手段。其中，锂离子电池具有比能量高、电压高、无记忆效应、循环寿命长等优异特点而被广泛应用于笔记本电脑、移动电话和其他便携式电子设备中(Tarascon etal.,Nature,2001,414,359-367；Fergus et al.,Journal of Power Sources,2010,195,939-954)。目前商品化锂离子电池主要采用性能稳定的石墨作为负极材料，石墨具有结晶的层状结构，易于实现锂离子在其中的嵌入和脱嵌，并且形成层间化合物LiC6。然而碳类负极材料因其比容量不高(372mA gh-1)和锂沉积(Shukla et al.,Curri.Sci.,2008,94,314-331；Winter et al.,Adv.Mater.,1998,10,725-763)等问题使其不能满足锂离子电池大功率、高容量、高安全性的要求，这使得提高锂离子电池能量密度和安全性变得十分窘迫。
过渡金属硫属化物MoS2、WS2和SnS2等由于具有类似于石墨的层状结构使得锂离子在其中能够很容易地嵌入和脱嵌，因此也被用来作为锂离子电池的负极(Du et al.,Chem.Commun.,2010,46,1106-1108；Seo et al.,Angew.Chem.,Int.Ed.,2007,46,8828-8831；Seo et al.,Adv.Mater.,2008,20,4269-4273)。如基于呈纳米片形貌的过渡金属硫化物MoS2材料作为锂离子电池的负极时比容量能够达到1131mA h g-1(Xiao et al.,Chem.Mater.,2010,22,4522-4524)。当前，对于过渡金属硫属化物在锂离子电池中的应用研究主要集中在块状结构以及二维纳米片结构，而具有高比表面积的一维结构形貌却很少被报道。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明通过静电纺丝法制备了大量的一维MoS2、WS2以及Mo0.5W0.5S2纳米线，纳米线的直径在10纳米到200纳米不等。当它们作为储能材料用作锂离子电池的负极时，表现出了优异的储锂性能。
一种一维过渡金属硫属化物纳米线，所述一维过渡金属硫属化物纳米线具有由MS2或M2(1-x)N2xS2表示的化学组成，其中M或N＝Mo或W。
优选的，所述一维过渡金属硫属化物纳米线具有石墨型层状结构。
优选的，所述一维过渡金属硫属化物纳米线的直径为10纳米至200纳米，长度为1μm至3mm。
一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，方法步骤如下：
S1：量取一定体积的DMF，将PVP溶解在DMF中，再将磷M酸或磷M酸与磷N酸的混合物溶解在该溶液中；
S2：用注射器吸取上述溶解均匀的溶液，通过静电纺丝法在合适的工作距离及工作电压下制备出磷M酸与PVP或磷M酸与磷N酸复合物与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
S3：将纺出的一维前驱体纳米线在烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
S4：在惰性气体与氢气混合气的环境下，将上述前驱体纳米线和S粉放在石英管式炉中加热；
S5：待石英管冷却后，得到一维MS2或M2(1-x)N2xS2(M或N＝Mo或W)纳米线。
优选的，S1中PVP在DMF中的质量分数为1％至15％，磷M酸或磷M酸与磷N酸的混合物在DMF中的质量分数为5％至40％，磷M酸与磷N酸的质量比为0:1至1:0。
优选的，S2中静电纺丝法制备前驱体纳米线时，注射器的针头与收集板之间的电压为10kV至25kV，注射器的针头与收集板之间的距离为8cm至20cm。
优选的，S3的干燥温度为50℃至150℃。
优选的，S4中惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气等，氢气与惰性气体的体积比为1:99至1:9。
优选的，S4中，S化过程前驱体纳米线和S粉之间距离为1cm至20cm，加热温度在500℃至1100℃，升温速率为2-10℃/min。
本发明提出的一种一维过渡金属硫属化物纳米线在锂离子电池的负极材料中的应用。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
本发明采用静电纺丝法制备出一维的过渡金属硫属化物纳米线，该一维过渡金属硫属化物纳米线的直径为10纳米至200纳米，长度为1μm至3mm，该纳米线具有以下化学组成：
一维过渡金属硫属化物纳米线具有由MoS2表示的化学组成，当其作为储能材料用作锂离子电池的负极时，经过100个循环后比容量维持在700 mA h g-1,波动范围为500 mAh g-1至1000 mA h g-1。
一维过渡金属硫属化物纳米线具有由WS2表示的化学组成，当其作为储能材料用作锂离子电池的负极时，经过100个循环后比容量维持在400 mA h g-1，波动范围为300 mAh g-1至700 mA h g-1。
一维过渡金属硫属化物纳米线具有由Mo0.5W0.5S2表示的化学组成，当其作为储能材料用作锂离子电池的负极时，经过100个循环后比容量维持在615 mA h g-1。波动范围为400 mA h g-1至800 mA h g-1。
与对比试验相比，本发明制得的一维纳米线较块状和片状的过渡金属硫属化物与块状或片状纳米材料相比，具有更好的储能性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是按实施例1合成的MoS2的SEM图；
图2是按实施例1合成的MoS2的XRD图谱；
图3是按实施例1合成的MoS2作为锂离子电池负极材料的循环曲线图；
图4是按实施例2合成的WS2的SEM图；
图5是按实施例2合成的WS2的XRD图谱；
图6是按实施例2合成的WS2作为锂离子电池负极材料的循环曲线图；
图7是按实施例3合成的Mo0.5W0.5S2的SEM图；
图8是按实施例3合成的Mo0.5W0.5S2的TEM图；
图9是按实施例3合成的Mo0.5W0.5S2作为锂离子电池负极材料的循环曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一维过渡金属硫属化物纳米线MoS2的制备、表征及储能性能
(1)用量筒量取5 mL DMF，用分析天平称取0.5 g PVP，在磁力搅拌器的搅拌作用下，将PVP缓慢加入到DMF中，待充分溶解后，将1g磷钼酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至溶液颜色均一；
(2)用注射器吸取上述溶液，通过静电纺丝法在15cm的工作距离以及16kV的工作电压下，制备出磷钼酸与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
(3)将上述前驱体纳米线转移到温度为80℃的烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
(4)将两个陶瓷舟放在管式炉的石英管中，其中，盛放纳米线前驱体的陶瓷舟放在石英管的中央，盛放S粉的陶瓷舟放在纳米线前驱体的上游，且保持两者的距离为10cm。
(5)密闭好石英管后，用真空泵和氩氢混合气(5％氢气)将石英管的内部空气排尽，且使管内为氩氢混合气(5％氢气)环境。
(6)以5℃/min的升温速率将石英管从室温加热到900℃，在925℃保温1小时，然后让整个炉子自然冷却到室温。整个实验过程保持氩氢混合气(5％氢气)的气流大小为50sccm。
(7)降到室温后，石英管中央的陶瓷舟中的前驱体纳米线转变成MoS2纳米线。用扫描电子显微镜观察其形貌，如附图1所示，纳米线直径在10纳米到200纳米不等；附图2中的X射线衍射谱表明，所合成的纳米线为纯相MoS2纳米线。
性能试验：将MoS2作为2032扣式电池的负极材料，电池的具体制作过程如下：以80∶10∶10的质量比，将活性物质、Super P和聚偏氟乙烯(PVDF)混合研磨，其中活性物质含量约为5毫克，研磨后再滴加适量的N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP)，搅拌均匀，涂覆到铜箔上，先于真空干燥箱中80℃普通烘干6h，滚压切片成直径为14mm的极片，再于120℃下真空烘干12h。以金属锂片作为对电极，2325为隔膜，1mol/L的LiPF6溶液(其中电解液溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(EC和DEC的质量比为1∶1))为电解液。在充满高纯氩气的手套箱(O2 and H2O<1ppm)中组装成钮扣电池。图3给出了其作为锂离子电池负极材料在100mA/g电流密度下的循环性能，经过100个循环后，其比容量维持在700 mAh g-1。
实施例2
一维过渡金属硫属化物纳米线WS2的制备、表征及储能性能
(1)用量筒量取5 mL DMF，用分析天平称取0.5 g PVP，在磁力搅拌器的搅拌作用下，将PVP缓慢加入到DMF中，待充分溶解后，将1g磷钨酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至溶液颜色均一；
(2)用注射器吸取上述溶液，通过静电纺丝法在15cm的工作距离以及16kV的工作电压下，制备出磷钨酸与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
(3)将上述前驱体纳米线转移到温度为80℃的烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
(4)将两个陶瓷舟放在管式炉的石英管中，其中，盛放纳米线前驱体的陶瓷舟放在石英管的中央，盛放S粉的陶瓷舟放在纳米线前驱体的上游，且保持两者的距离为10cm。
(5)密闭好石英管后，用真空泵和氩氢混合气(5％氢气)将石英管的内部空气排尽，且使管内为氩氢混合气(5％氢气)环境。
(6)以5℃/min的升温速率将石英管从室温加热到900℃，在925℃保温1小时，然后让整个炉子自然冷却到室温。整个实验过程保持氩氢混合气(5％氢气)的气流大小为50sccm。
(7)降到室温后，石英管中央的陶瓷舟中的前驱体纳米线转变成WS2纳米线。用扫描电子显微镜观察其形貌，如附图4所示，纳米线直径在10纳米到200纳米不等；附图5中的X射线衍射谱表明，所合成的纳米线为纯相WS2纳米线。
性能试验：在室温下，将WS2作为2032扣式电池的负极材料，电池的具体制作过程如下：以80∶10∶10的质量比，将活性物质、Super P和聚偏氟乙烯(PVDF)混合研磨，其中活性物质含量约为5毫克，研磨后再滴加适量的N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP)，搅拌均匀，涂覆到铜箔上，先于真空干燥箱中80℃普通烘干6h，滚压切片成直径为14mm的极片，再于120℃下真空烘干12h。以金属锂片作为对电极，2325为隔膜，1mol/L的LiPF6溶液(其中电解液溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(EC和DEC的质量比为1∶1))为电解液。在充满高纯氩气的手套箱(O2 and H2O<1ppm)中组装成钮扣电池。图6给出了其作为锂离子电池负极材料在100 mA/g电流密度下的循环性能，经过100个循环后，其比容量维持在400 mA h g-1。
实施例3
一维过渡金属硫属化物纳米线Mo0.5W0.5S2的制备、表征及储能性能
(1)用量筒量取5 mL DMF，用分析天平称取0.5 g PVP，在磁力搅拌器的搅拌作用下，将PVP缓慢加入到DMF中，待充分溶解后，将0.5g磷钼酸和0.5g磷钨酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至溶液颜色均一；
(2)用注射器吸取上述溶液，通过静电纺丝法在15cm的工作距离以及16kV的工作电压下，制备出磷钼酸、磷钨酸与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
(3)将上述前驱体纳米线转移到温度为80℃的烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
(4)将两个陶瓷舟放在管式炉的石英管中，其中，盛放纳米线前驱体的陶瓷舟放在石英管的中央，盛放S粉的陶瓷舟放在纳米线前驱体的上游，且保持两者的距离为10cm。
(5)密闭好石英管后，用真空泵和氩氢混合气(5％氢气)将石英管的内部空气排尽，且使管内为氩氢混合气(5％氢气)环境。
(6)以5℃/min的升温速率将石英管从室温加热到900℃，在925℃保温1小时，然后让整个炉子自然冷却到室温。整个实验过程保持氩氢混合气(5％氢气)的气流大小为50sccm。
(7)降到室温后，石英管中央的陶瓷舟中的前驱体纳米线转变成Mo0.5W0.5S2纳米线。用扫描电子显微镜观察其形貌，如附图7所示，纳米线直径在10纳米到200纳米不等；附图8展示了透射电子显微镜图片，从中可以看出所合成的纳米线是由许多纳米颗粒堆积而成。
性能试验：在室温下，将Mo0.5W0.5S2作为2032扣式电池的负极材料，电池的具体制作过程如下：以80∶10∶10的质量比，将活性物质、Super P和聚偏氟乙烯(PVDF)混合研磨，其中活性物质含量约为5毫克，研磨后再滴加适量的N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP)，搅拌均匀，涂覆到铜箔上，先于真空干燥箱中80℃普通烘干6h，滚压切片成直径为14mm的极片，再于120℃下真空烘干12h。以金属锂片作为对电极，2325为隔膜，1mol/L的LiPF6溶液(其中电解液溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(EC和DEC的质量比为1∶1))为电解液。在充满高纯氩气的手套箱(O2 and H2O<1ppm)中组装成钮扣电池。图9给出了其作为锂离子电池负极材料在100 mA/g电流密度下的循环性能，经过100个循环后，其比容量维持在615 mA h g-1。
实施例4
一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，方法步骤如下：
(1)用量筒量取5 mL DMF，用分析天平称取0.05 g PVP，在磁力搅拌器的搅拌作用下，将PVP缓慢加入到DMF中，待充分溶解后，将0.5g磷钼酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至溶液颜色均一；
(2)用注射器吸取上述溶液，通过静电纺丝法在8cm的工作距离以及10 kV的工作电压下，制备出磷钼酸与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
(3)将上述前驱体纳米线转移到温度为50℃的烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
(4)将两个陶瓷舟放在管式炉的石英管中，其中，盛放纳米线前驱体的陶瓷舟放在石英管的中央，盛放S粉的陶瓷舟放在纳米线前驱体的上游，且保持两者的距离为1cm。
(5)密闭好石英管后，用真空泵和氮氢混合气(1％氢气)将石英管的内部空气排尽，且使管内为氮氢混合气(1％氢气)环境。
(6)以2℃/min的升温速率将石英管从室温加热到500℃，在500℃保温1小时，然后让整个炉子自然冷却到室温。整个实验过程保持氮氢混合气(1％氢气)的气流大小为50sccm。
(7)降到室温后，石英管中央的陶瓷舟中的前驱体纳米线转变成MoS2纳米线。
实施例5
一种一维WS2纳米线的制备方法，方法步骤如下：
(1)用量筒量取5 mL DMF，用分析天平称取0.75 g PVP，在磁力搅拌器的搅拌作用下，将PVP缓慢加入到DMF中，待充分溶解后，将2g磷钨酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至溶液颜色均一；
(2)用注射器吸取上述溶液，通过静电纺丝法在20cm的工作距离以及25 kV的工作电压下，制备出磷钨酸与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
(3)将上述前驱体纳米线转移到温度为150℃的烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
(4)将两个陶瓷舟放在管式炉的石英管中，其中，盛放纳米线前驱体的陶瓷舟放在石英管的中央，盛放S粉的陶瓷舟放在纳米线前驱体的上游，且保持两者的距离为20cm。
(5)密闭好石英管后，用真空泵和氩氢混合气(10％氢气)将石英管的内部空气排尽，且使管内为氩氢混合气(10％氢气)环境。
(6)以10℃/min的升温速率将石英管从室温加热到1100℃，在1100℃保温1小时，然后让整个炉子自然冷却到室温。整个实验过程保持氩氢混合气(10％氢气)的气流大小为50sccm。
(7)降到室温后，石英管中央的陶瓷舟中的前驱体纳米线转变成WS2纳米线。
对比试验
参照实施例的性能实验方法，采用块状和二维纳米片WS2作为2032扣式电池的负极材料，在100mA/g电流密度下测试其性能，经过100个循环后，块状结构的WS2的比容量维持在320 mA h g-1，波动范围为220 mA h g-1至400 mA h g-1；片状结构的WS2的比容量维持在350 mA h g-1，波动范围为290 mA h g-1至380 mA h g-1；
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一维过渡金属硫属化物纳米线，其特征在于，所述一维过渡金属硫属化物纳米线具有由MS2或M2(1-x)N2xS2表示的化学组成，其中M或N＝Mo或W。
2.根据权利要求1所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线，其特征在于，所述一维过渡金属硫属化物纳米线具有石墨型层状结构。
3.根据权利要求1所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线，其特征在于，所述一维过渡金属硫属化物纳米线的直径为10纳米至200纳米，长度为1μm至3mm。
4.根据权利要求1所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：量取一定体积的DMF，将PVP溶解在DMF中，再将磷M酸或磷M酸与磷N酸的混合物溶解在该溶液中；
S2：用注射器吸取上述溶解均匀的溶液，通过静电纺丝法在合适的工作距离及工作电压下制备出磷M酸与PVP或磷M酸与磷N酸复合物与PVP复合结构的一维前驱体纳米线；
S3：将纺出的一维前驱体纳米线在烘箱中干燥以稳定其形貌结构；
S4：在惰性气体与氢气混合气的环境下，将上述前驱体纳米线和S粉放在石英管式炉中加热；
S5：待石英管冷却后，得到一维MS2或M2(1-x)N2xS2(M或N＝Mo或W)纳米线。
5.根据权利要求4所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，其特征在于，S1中PVP在DMF中的质量分数为1％至15％，磷M酸或磷M酸与磷N酸的混合物在DMF中的质量分数为5％至40％，磷M酸与磷N酸的质量比为0:1至1:0。
6.根据权利要求4所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，其特征在于，S2中静电纺丝法制备前驱体纳米线时，注射器的针头与收集板之间的电压为10kV至25kV，注射器的针头与收集板之间的距离为8cm至20cm。
7.根据权利要求4所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，其特征在于，S3的干燥温度为50℃至150℃。
8.根据权利要求4所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，其特征在于，S4中惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气等，氢气与惰性气体的体积比为1:99至1:9。
9.根据权利要求4所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线的制备方法，其特征在于，S4中，S化过程前驱体纳米线和S粉之间距离为1cm至20cm，加热温度在500℃至1100℃，升温速率为2-10℃/min。
10.权利要求1-3任一项所述的一种一维过渡金属硫属化物纳米线在锂离子电池的负极材料中的应用。
CN201810427115.7A 2018-05-07 2018-05-07 一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用 Pending CN108793253A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810427115.7A CN108793253A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810427115.7A CN108793253A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108793253A true CN108793253A (zh) 2018-11-13

Family

ID=64091939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810427115.7A Pending CN108793253A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108793253A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111304783A (zh) * 2020-02-19 2020-06-19 东华大学 一种磷化钼/碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用
GB2615511A (en) * 2021-12-07 2023-08-16 Oxlid Ltd Electrochemical cell

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104071846A (zh) * 2014-07-11 2014-10-01 中国科学技术大学 一种过渡金属硫属化物纳米线及其制备方法
CN104103814A (zh) * 2014-07-17 2014-10-15 浙江大学 Mo0.5W0.5S2纳米瓦/石墨烯电化学贮锂复合电极及制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104071846A (zh) * 2014-07-11 2014-10-01 中国科学技术大学 一种过渡金属硫属化物纳米线及其制备方法
CN104103814A (zh) * 2014-07-17 2014-10-15 浙江大学 Mo0.5W0.5S2纳米瓦/石墨烯电化学贮锂复合电极及制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUOGANG TANG ET AL.: ""Surfactant-assisted hydrothermal synthesis and characterization of WS2 nanorods"", 《MATERIALS LETTERS》 *
施益峰: ""纳米浇铸法合成有序介孔高温陶瓷材料及金属硫化物、氮化物材料"", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技I辑》 *
朱雅君: ""静电纺丝法制备WS2纳米纤维及其性能表征"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技I辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111304783A (zh) * 2020-02-19 2020-06-19 东华大学 一种磷化钼/碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用
GB2615511A (en) * 2021-12-07 2023-08-16 Oxlid Ltd Electrochemical cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200028150A1 (en) Cathode active material for lithium-ion secondary battery and preparation method thereof, cathode pole piece for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
Huang et al. Hierarchical NiFe 2 O 4/Fe 2 O 3 nanotubes derived from metal organic frameworks for superior lithium ion battery anodes
CN108649190A (zh) 具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料及其制备方法和应用
CN109817963B (zh) Fe7Se8纳米粒子/氮掺杂碳纳米纤维复合材料的制备方法及其应用
Büyükyazi et al. 3D nanoarchitectures of α-LiFeO2 and α-LiFeO2/C nanofibers for high power lithium-ion batteries
CN110299516A (zh) 碳纳米管阵列负载钛酸锂柔性电极材料的制备方法
CN106505246A (zh) 一种多级多孔结构四氧化三锰/碳纳米片锂离子电池负极材料的制备方法
CN111162256A (zh) 一种混合聚阴离子型钠离子电池正极材料及其制备
Li et al. Fabrication of CoFe 2 O 4 and NiFe 2 O 4 nanoporous spheres as promising anodes for high performance lithium-ion batteries
CN103972580B (zh) 一种锂硫电池
Wang et al. Facile synthesis of boron-doped porous carbon as anode for lithium–ion batteries with excellent electrochemical performance
Deng et al. Universal layer-by-layer assembly of integrated electrode for high-rate lithium-ion batteries by carbon nanotube socks
CN111261854A (zh) 一种榆钱状二硒化钼@氮掺杂碳纳米纤维及其制备方法和应用
CN108314010B (zh) 一种火焰法修饰的碳纳米管及其制备方法和应用
CN106654181A (zh) 氧化锡基负极材料及其制备方法
Chen et al. Natural collagen fiber-enabled facile synthesis of carbon@ Fe 3 O 4 core–shell nanofiber bundles and their application as ultrahigh-rate anode materials for Li-ion batteries
CN108793253A (zh) 一种一维过渡金属硫属化物纳米线及其储能应用
Ji et al. Electrospinning preparation of one-dimensional Co 2+-doped Li 4 Ti 5 O 12 nanofibers for high-performance lithium ion battery
Dai et al. Fabrication of MnO@ C-CNTs composite by CVD for enhanced performance of lithium ion batteries
CN104085923A (zh) 过渡金属硫属化物纳米线及其制备方法和储能应用
Zou et al. CNT network crosslinked by metal Co2+ for stabilizing SnO2 anodes
Chen et al. Effects of nickel-doping on the microstructure and electrochemical performances of electrospun Li 3 V 2 (PO 4) 3/C fiber membrane cathode
CN114985723A (zh) 锑铋合金材料及其制备方法和在钠二次电池负极中的应用
Chen et al. Microspherical LiFePO 3.98 F 0.02/3DG/C as an advanced cathode material for high-energy lithium-ion battery with a superior rate capability and long-term cyclability
Peng et al. The influence of different inert gas atmospheres to hierarchical structures and energy storage performances of MnO/C nanowires as anode of lithium-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181113

RJ01 Rejection of invention patent application after publication