CN111477855A - 一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料及其制法 - Google Patents
一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料及其制法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及钠离子电池技术领域，且公开了一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，包括以下配方原料及组分：Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、六氯环三磷腈、三乙胺、对苯二胺。该一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，Fe掺杂MoS2纳米中空球均匀负载碳纳米管巨大的比表面上，有效抑制了团聚和结块的现象，Fe掺杂降低纳米MoS2表面电荷转移电阻，与碳纳米管形成三维导电网络，促进了电荷的迁移和传输，N,P共掺杂多孔包覆MoS2‑碳纳米管，磷掺杂进一步形成丰富的孔隙结构，为钠离子传输提供了传输路径，氮掺杂增强了多孔碳材料的导电性能，提高了电子扩散速率，其多孔碳结构完全包覆住MoS2‑碳纳米管，抑制了MoS2体积膨胀。
Description
技术领域
本发明涉及钠离子电池技术领域，具体为一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料及其制法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度大，输出电压高，循环寿命长、安全高效绿色等优点，在便携式电源和电动汽车领域具有广泛的应用，但是锂离子电池的成本较高，锂资源短缺，因此开发出综合性能优异，成本低廉的新型电池成为研究热点，钠资源丰富，廉价易得，钠离子电池允许使用低浓度电解液，并且钠离子电池无过放电特性，允许放电到零伏，进一步降低成本，使得钠离子电池有望替代锂离子电池进行商业化应用。
钠离子电池主要有正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成，其中负极材料对钠离子电池的电化学性能也有很多，过渡金属硫化物具有资源丰富、环境友好且理论比容量高等优点，是一种非常具有潜力的钠离子电池负极材料，研究表明MoS2可以作为钠离子电池电极材料，并且表现出良好电化学性能，但是纳米MoS2粒子之间存在范德华力，导致纳米MoS2很容易团聚和结块，导致负极材料的电化学活性位点被覆盖，并且MoS2的导电性能较差，不一样电极反应过程中电荷的传输和迁移，影响了负极材料的实际比电容，同时MoS2在电池的充放电过程中，会产生体积膨胀现象，导致材料基体粉化而损耗甚至分解，大大降低了MoS2负极材料的电化学循环稳定性。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料及其制法，解决了MoS2负极材料容易团聚和结块，并且导电性能较差的问题，同时解决了MoS2在电池的充放电过程中，会产生体积膨胀现象。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：62-83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、5-12份六氯环三磷腈、8-16份三乙胺、4-10份对苯二胺。
优选的，所述Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，并置于微波合成仪中，在190-220℃下反应30-40h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管。
优选的，所述碳纳米管、硫脲、(NH4)6Mo7O24、FeCl3、十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠的质量比为0.1-0.3:1.2-1.5:1:0.07-0.14:0.3-0.6:3.8-4.2:2.6-3.2。
优选的，所述微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜。
优选的，所述介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、62-83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、8-16份促进剂三乙胺和4-10份对苯二胺，超声分散均匀后加入5-12份六氯环三磷腈，将溶液加热至35-50℃，匀速搅拌反应2-4h，升温至80-110℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管。
(2)将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为3-8℃/min，升温至880-960℃，保温煅烧处理2-4h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，以十六烷基三甲基氯化铵为模板牺牲剂，碳纳米管为生长载体，通过高压微波水热法，制备得到Fe掺杂MoS2纳米中空球，其具有的中空结构使纳米MoS2粒径更小，比表面积更大，有利于暴露出更多的电化学活性位点，Fe掺杂MoS2纳米中空球均匀负载碳纳米管巨大的比表面上，有效抑制了纳米MoS2团聚和结块的现象，并且Fe掺杂降低纳米MoS2表面电荷转移电阻，同时碳纳米管也具有优异的导电性能，与Fe掺杂纳米MoS2形成三维导电网络，极大促进了电荷的迁移和传输，增强了负极材料的倍率性能和实际比电容。
该一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，通过原位聚合法，以Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管为基体，苯二胺为单体，六氯环三磷腈为氮源和磷源，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管，Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管为基体均匀生长在多孔聚合物丰富的孔道结构中，通过高温热裂解炭化，形成N,P共掺杂多孔包覆MoS2-碳纳米管，作为钠离子电池负极材料的活性物质，N,P元素均匀地分散在多孔碳材料的基体中，磷的原子半径较大，插层进碳层结构中，拓宽了碳层间距，进一步形成更加丰富的孔隙和介孔结构，为钠离子传输提供了传输路径，并且增加了电极材料与电解液的润湿性，与电解液充分接触，氮的电负性比碳大，氮掺杂有利于增强多孔碳材料的导电性能，提高了电子扩散速率，其多孔碳结构完全包覆住MoS2-碳纳米管，降低了充放电过程中，MoS2的体积膨胀产生应力，从而抑制了MoS2体积膨胀的性能，增强了负极材料的电化学循环稳定性能，电流密度为0.1A/g时，首次放电容量高达739.3-747.2mA·h/g，可逆容量高达461.9-469.2mA·h/g，首次库伦效率为80.1-82.5％，电流密度为1A/g时，可逆容量仍然高达446.2-454.6mA·h/g，每千圈的容量保持率为79.2-81.6％。
附图说明
图1是微波反应仪正面示意图；
图2是反应釜底座放大示意图；
图3是反应釜底座调节示意图。
1、仪器主体；2、隔热层；3、微波发生器；4、加热圈；5、旋转装置；6、旋转轴承；7、旋转杆；8、反应釜底座；9、插孔；10、插销；11、挡板；12、卡口；13、卡块、14，弹簧伸缩杆、15、反应釜。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：62-83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、5-12份六氯环三磷腈、8-16份三乙胺、4-10份对苯二胺。
Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，七者质量比为0.1-0.3:1.2-1.5:1:0.07-0.14:0.3-0.6:3.8-4.2:2.6-3.2，并置于微波合成仪中，微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜，在190-220℃下反应30-40h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管。
介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、62-83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、8-16份促进剂三乙胺和4-10份对苯二胺，超声分散均匀后加入5-12份六氯环三磷腈，将溶液加热至35-50℃，匀速搅拌反应2-4h，升温至80-110℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管。
(2)将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为3-8℃/min，升温至880-960℃，保温煅烧处理2-4h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料、导电剂乙炔黑和胶黏剂聚偏氟乙烯，搅拌均匀后均匀涂覆在铜箔表面，并充分干燥，制备得到钠离子电池负极工作电极。
实施例1
(1)制备Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分1：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，七者质量比为0.1:1.2:1:0.07:0.3:3.8:2.6，并置于微波合成仪中，微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜，在190℃下反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分1。
(2)制备多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分1：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分1、8份促进剂三乙胺和4份对苯二胺，超声分散均匀后加入5份六氯环三磷腈，将溶液加热至35℃，匀速搅拌反应2h，升温至80℃，匀速搅拌反应15h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分1。
(3)制备介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料1：将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为3℃/min，升温至880℃，保温煅烧处理2h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料1，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料1、导电剂乙炔黑和胶黏剂聚偏氟乙烯，搅拌均匀后均匀涂覆在铜箔表面，并充分干燥，制备得到钠离子电池负极工作电极材料1。
实施例2
(1)制备Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分2：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，七者质量比为0.3:1.2:1:0.07:0.6:3.8:2.6，并置于微波合成仪中，微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜，在190℃下反应40h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分2。
(2)制备多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分2：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、78份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分2、10份促进剂三乙胺和5.5份对苯二胺，超声分散均匀后加入6.5份六氯环三磷腈，将溶液加热至35℃，匀速搅拌反应4h，升温至80℃，匀速搅拌反应20h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分2。
(3)制备介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料2：将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为8℃/min，升温至880℃，保温煅烧处理2h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料2，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料2、导电剂乙炔黑和胶黏剂聚偏氟乙烯，搅拌均匀后均匀涂覆在铜箔表面，并充分干燥，制备得到钠离子电池负极工作电极材料2。
实施例3
(1)制备Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分3：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，七者质量比为0.2:1.3:1:0.11:0.45:4:2.9，并置于微波合成仪中，微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜，在200℃下反应35h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分3。
(2)制备多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分3：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、73份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分3、12份促进剂三乙胺和7份对苯二胺，超声分散均匀后加入8份六氯环三磷腈，将溶液加热至45℃，匀速搅拌反应3h，升温至100℃，匀速搅拌反应18h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分3。
(3)制备介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料3：将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为5℃/min，升温至920℃，保温煅烧处理3h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料3，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料3、导电剂乙炔黑和胶黏剂聚偏氟乙烯，搅拌均匀后均匀涂覆在铜箔表面，并充分干燥，制备得到钠离子电池负极工作电极材料3。
实施例4
(1)制备Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分4：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，七者质量比为0.3:1.5:1:0.14:0.6:3.8:2.6，并置于微波合成仪中，微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜，在190℃下反应40h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分4。
(2)制备多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分4：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、67份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分4、14份促进剂三乙胺和8.5份对苯二胺，超声分散均匀后加入10.5份六氯环三磷腈，将溶液加热至35℃，匀速搅拌反应4h，升温至80℃，匀速搅拌反应20h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分4。
(3)制备介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料4：将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为8℃/min，升温至940℃，保温煅烧处理4h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料4，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料4、导电剂乙炔黑和胶黏剂聚偏氟乙烯，搅拌均匀后均匀涂覆在铜箔表面，并充分干燥，制备得到钠离子电池负极工作电极材料4。
实施例5
(1)制备Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分5：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24和FeCl3，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，七者质量比为0.3:1.5:1:0.14:0.6:4.2:3.2，并置于微波合成仪中，微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜，在220℃下反应40h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分5。
(2)制备多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分5：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、62份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管组分5、16份促进剂三乙胺和10份对苯二胺，超声分散均匀后加入12份六氯环三磷腈，将溶液加热至50℃，匀速搅拌反应4h，升温至110℃，匀速搅拌反应20h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量出现析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管组分5。
(3)制备介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料5：将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为8℃/min，升温至960℃，保温煅烧处理4h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料5，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料5、导电剂乙炔黑和胶黏剂聚偏氟乙烯，搅拌均匀后均匀涂覆在铜箔表面，并充分干燥，制备得到钠离子电池负极工作电极材料5。
将钠离子电池负极工作电极材料1-5组装成钠离子半电池，采用普林斯顿电化学工作站对电池进行恒流充放电测试，采用CHI-660B电化学工作站进行交流阻抗测和循环伏安法测试。
综上所述，该一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，以十六烷基三甲基氯化铵为模板牺牲剂，碳纳米管为生长载体，通过高压微波水热法，制备得到Fe掺杂MoS2纳米中空球，其具有的中空结构使纳米MoS2粒径更小，比表面积更大，有利于暴露出更多的电化学活性位点，Fe掺杂MoS2纳米中空球均匀负载碳纳米管巨大的比表面上，有效抑制了纳米MoS2团聚和结块的现象，并且Fe掺杂降低纳米MoS2表面电荷转移电阻，同时碳纳米管也具有优异的导电性能，与Fe掺杂纳米MoS2形成三维导电网络，极大促进了电荷的迁移和传输，增强了负极材料的倍率性能和实际比电容。
通过原位聚合法，以Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管为基体，苯二胺为单体，六氯环三磷腈为氮源和磷源，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管，Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管为基体均匀生长在多孔聚合物丰富的孔道结构中，通过高温热裂解炭化，形成N,P共掺杂多孔包覆MoS2-碳纳米管，作为钠离子电池负极材料的活性物质，N,P元素均匀地分散在多孔碳材料的基体中，磷的原子半径较大，插层进碳层结构中，拓宽了碳层间距，进一步形成更加丰富的孔隙和介孔结构，为钠离子传输提供了传输路径，并且增加了电极材料与电解液的润湿性，与电解液充分接触，氮的电负性比碳大，氮掺杂有利于增强多孔碳材料的导电性能，提高了电子扩散速率，其多孔碳结构完全包覆住MoS2-碳纳米管，降低了充放电过程中，MoS2的体积膨胀产生应力，从而抑制了MoS2体积膨胀的性能，增强了负极材料的电化学循环稳定性能，电流密度为0.1A/g时，首次放电容量高达739.3-747.2mA·h/g，可逆容量高达461.9-469.2mA·h/g，首次库伦效率为80.1-82.5％，电流密度为1A/g时，可逆容量仍然高达446.2-454.6mA·h/g，每千圈的容量保持率为79.2-81.6％。
Claims (5)
1.一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：62-83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、5-12份六氯环三磷腈、8-16份三乙胺、4-10份对苯二胺。
2.根据权利要求1所述的一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，其特征在于：所述Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水溶剂中加入碳纳米管，超声分散均匀后加入硫脲、(NH4)6Mo7O24、FeCl3、十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠，将溶液转移进高压反应釜中，并置于微波合成仪中，在190-220℃下反应30-40h，过滤、洗涤并干燥，制备得到Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，其特征在于：所述碳纳米管、硫脲、(NH4)6Mo7O24、FeCl3、十六烷基三甲基氯化铵、乙酸和乙酸钠的质量比为0.1-0.3:1.2-1.5:1:0.07-0.14:0.3-0.6:3.8-4.2:2.6-3.2。
4.根据权利要求2所述的一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，其特征在于：所述微波合成仪包括仪器主体、仪器主体的内部固定连接有隔热层、隔热层内部的上方固定连接有微波发生器、隔热层内部的两侧固定连接有加热圈、隔热层内部的下方固定连接有旋转装置，旋转装置的内部活动连接有旋转轴承、旋转轴承活动连接有旋转杆、旋转杆的顶部固定连接有反应釜底座，反应釜底座内部设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有挡板、挡板内设置有卡口，卡口与卡块活动连接，卡块固定连接有弹簧伸缩杆，反应釜底座盛放有反应釜。
5.根据权利要求1所述的一种介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料，其特征在于：所述介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料制备方法包括以下步骤：
(1)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入62-83份Fe掺杂MoS2修饰碳纳米管、8-16份促进剂三乙胺和4-10份对苯二胺，超声分散均匀后加入5-12份六氯环三磷腈，加热至35-50℃，反应2-4h，升温至80-110℃，反应15-20h，过滤、洗涤并干燥，制备得到多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管；
(2)将多孔聚合物包覆MoS2-碳纳米管置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为3-8℃/min，升温至880-960℃，保温煅烧处理2-4h，将煅烧产物研磨至细粉，制备得到介孔碳包覆MoS2的钠离子电池负极材料。
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