CN111799467B - 一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料及其制备方法，目的在于解决相关技术中充放电过程中钠离子嵌入和脱出导致的MoS2片层堆叠的问题，制备方法中，首先将钼酸铵和硫脲分散在去离子水中，并将超小MoS2分散液逐滴加入混合液中，然后对混合液搅拌烘干后制得前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲，最后在惰性气体氛围下将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲加热保温后冷却，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料，制备方法工艺过程简单，制备成本低，易于实现，将超小MoS2均匀固定在MoS2纳米片上，片层之间不会堆叠在一起，保证了足够的电化学活性位点，用作钠离子电池负极材料，提升钠离子电池的循环稳定性。

Description

一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种用于钠离子电池负极的 MoS2/MoS2纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
社会经济的发展离不开煤、石油、天然气等不可再生能源的大量消耗。传统化石能源的大规模开采和利用加剧了现有能源的枯竭，且伴随着严重的环境污染。因此能源结构的调整成为制约人类社会可持续发展的根本问题。目前，传统化石能源向可再生清洁能源的转变成为了新的能源发展方向，但风能、太阳能、潮汐能、地热能、生物质能等新能源都非常依赖外部环境，具有能量密度低、产出不稳定和容易波动的缺点。如果把它所产生的电能直接输入电网，将对电网产生巨大的影响。因此，为了满足人类社会对能源的需求，开发高效储能体系成为亟待解决的问题。
锂离子电池因具有比能量大，循环寿命长、工作电压高、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽且可兼具能量密度和功率等优点，被看作最有前景的高效电化学储能器件，广泛应用于便携式电子设备和混合动力***。但是锂离子电池在带给人类便利的同时消耗了大量锂资源，导致锂资源日益短缺，昂贵的成本限制了锂离子电池的规模化使用，开发下一代综合性能优异的储能体系成为亟待解决的问题。钠元素和锂元素位于同一主族，具有相似的电子构型。钠离子电池和锂离子电池组成及结构相似，主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和集流体组成。钠离子电池储能原理与锂离子电池相似，是一种嵌脱式电池，充电过程：在电池内部，钠离子从正极材料脱出经电解液、隔膜嵌入负极；放电过程相反：钠离子从负极脱出经电解液和隔膜回到正极，电池外部电子在外电路与钠离子以相同的方向运动以确保整个电池体系的电荷平衡。而且其所需的金属钠盐价格低廉和地壳含量丰富，是很有前景的下一代可规模化储能体系。
钠离子电池正负极材料的充放电比容量、循环性能和倍率性能均与充放电过程中钠离子在正负极材料中的嵌入和脱出过程密切相关。根据文献报道，已经有很多关于钠离子电池正极材料的研究，钠离子电池正极材料主要有四类，层状过渡金属氧化物、隧道结构氧化物和聚阴离子型正极材料以及其它新型正极材料如普鲁士蓝等。钠离子半径(0.102nm)约为锂离子半径(0.076nm)的1.4倍，这就导致钠离子在正极与负极材料之间进行嵌入和脱出比锂困难。商用锂离子电池的主要负极材料石墨用于钠离子电池负极，只释放35mA hg-1的容量。因此开发与高性能正极材料匹配的高比容量，循环稳定性和倍率性能优异的的负极材料是亟待解决的问题。
作为一种典型的二维过渡金属硫化物，二硫化钼(MoS2)因其特有的S-Mo-S三明治夹层结构和较高的活性硫含量，作为钠离子电池负极材料有良好的发展前景。MoS2层间距(0.65nm)约为石墨层间距(0.335nm)的1.94倍，其良好的扩散通道足以容纳充放电过程中钠离子的快速转移，其理论容量高达670mA h g-1，是钠离子电池的潜在负极材料。MoS2通过“插层-转化”方式储钠：
MoS2+x Na+＝NaxMoS2 (1-1)
NaxMoS2+(4-x)Na+＝Mo+2Na2S (1-2)
其中，公式(1-1)为插层反应，公式(1-2)为转换反应。
然而，其电导率低下，电化学不稳定，不利于发挥循环稳定性和倍率性能。此外，首圈循环之后，MoS2层状结构发生重排堆叠，容易形成较大的体相颗粒，大量的活性位点消失，使其在随后的嵌钠/脱钠过程中无法充分反应，造成材料的容量在30圈左右迅速衰减，影响其在实际电池中的应用。为了改善MoS2结构不稳定的问题，主要有引入碳材料作为基底，和其他氧化物或者单质作为阻隔，防止片层堆叠的方案，例如：S/MoS2上述方案有效改善了材料结构不稳定的问题，但是作为防粘连剂的第二组分仅填充体系的体积，并没有容量贡献。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于钠离子电池负极的 MoS2/MoS2纳米复合材料及其制备方法，制备出的MoS2/MoS2纳米复合材料结构稳定，形貌均匀，具有高循环稳定性，解决了相关技术中充放电过程中钠离子嵌入和脱出导致的MoS2片层堆叠的问题，该制备方法的制备成本低，周期短。
为了实现以上目的，本发明提供了一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将质量m钼酸铵＝0.60～1.00g的钼酸铵和质量m硫脲＝1.80～2.20g的硫脲分散在75～95mL的去离子水中得到溶液A，并取浓度为0.80～0.90wt％的超小MoS2分散液 5～20mL滴加入溶液A中制得液体B；
2)将液体B搅拌后烘干得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
3)在惰性气体氛围下将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在600～800℃温度下加热保温后冷却，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
进一步地，所述步骤1)中超小MoS2分散液的制备包括：首先将MoS2分散在NMP 溶液中，并在冰水中超声处理，得到悬浮液；然后将悬浮液离心分离，收集上清液进行多次离心分离，直至混合物无色透明，即得到分散在NMP中的超小MoS2分散液。
进一步地，所述步骤2)中将液体B磁力搅拌10～15h后烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲。
进一步地，所述步骤3)中将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中由室温升至600～800℃并保温，冷却至室温后，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
进一步地，所述步骤3)中保温时间为50～100分钟。
进一步地，所述步骤3)中管式气氛炉以5～10℃min-1的升温速率由室温升至600～800℃。
进一步地，所述步骤3)中对前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲加热前，向管式气氛炉的石英管内通气体流量为80～240sccm的氩气排出空气。
进一步地，所述步骤3)中得到的MoS2/MoS2纳米复合材料还经过去离子水和无水乙醇分别洗涤6～10次，并真空干燥8～12h。本发明还提供了一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料，采用上述的制备方法制备得到。
进一步地，所述MoS2/MoS2纳米复合材料在500mA g-1条件下进行充放电，经过50个完整的循环之后，放电比容量为：315.4～447.6mA h g-1。
与现有技术相比，本发明的制备方法中，首先将钼酸铵和硫脲分散在去离子水中，并将超小MoS2分散液滴加入混合液中，然后对混合液搅拌烘干后制得前驱体MoS2/ 钼酸铵/硫脲，最后在惰性气体氛围下将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在600～800℃温度下加热保温后冷却，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。本发明的制备方法，工艺过程简单，制备成本低，周期短，得到的MoS2/MoS2纳米复合材料，将超小MoS2均匀固定在MoS2纳米片上，结构稳定，形貌均匀，超小MoS2填充了MoS2纳米片体系的体积，在充放电过程中MoS2纳米片会有一定体积膨胀，但由于超小MoS2作为阻隔存在，MoS2纳米片的片层之间不会堆叠在一起，保证了足够的电化学活性位点，解决了相关技术中充放电过程中钠离子嵌入和脱出导致的MoS2片层堆叠的问题，能够应用于钠离子电池负极，提高了钠离子电池的循环稳定性。
本发明的MoS2/MoS2纳米复合材料在没有引入第二种组分的同时，利用超小 MoS2起到了稳定MoS2纳米片的作用，有效改善了MoS2纳米片电极在充放电过程中结构坍塌，活性位点消失，容量迅速衰减的问题，本发明的MoS2/MoS2纳米复合材料在500mA g-1的条件下进行充放电测试，经过50个完整的循环之后，放电比容量为：315.4～447.6mA h g-1，具有高循环稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料和传统的MoS2钠离子电池负极材料的物相表征对比图；
图2是本发明实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料的形貌和微观结构图；
图3是本发明实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料和传统的MoS2钠离子电池负极材料分别在不同电流密度和不同电流循环次数下进行充放电测试的容量对比图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明公开了一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将质量m钼酸铵＝0.60～1.00g的钼酸铵和质量m硫脲＝1.80～2.20g的硫脲分散在75～95mL的去离子水中得到溶液A，并取浓度为0.80～0.90wt％的超小MoS2分散液 5～20mL滴加入溶液A中制得液体B；
2)将液体B搅拌后烘干得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
3)在惰性气体氛围下将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在600～800℃温度下加热保温后冷却，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
本实施例中，钼酸铵加热分解成氨气、三氧化钼和水：
(NH4)6Mo7O24·4H2O→6NH3+7MoO3+7H2O；
硫脲的熔点176～178℃，加热时会分解：
NH2CSNH2+H2O→2NH3+H2S+CO2；
温度更高时，即在本实施例的600～800℃温度下，钼酸铵分解生成的MoO3与硫脲分解生成的H2S分别充当钼源和硫源进行反应，生成二硫化钼MoS2：
4MoO3+9H2S→4MoS2+SO3+9H2O
并且反应生成的SO3被通入尾气瓶中，生成硫酸根离子，工艺比较简单，且对空气污染较小。
当然，在其他实施例中，也可以采用S粉替代硫脲作为硫源。
具体地，步骤1)中超小MoS2分散液的制备包括：首先将MoS2分散在NMP溶液中，并在冰水中超声处理，得到悬浮液；然后将悬浮液离心分离，收集上清液进行多次离心分离，直至混合物无色透明，即得到分散在NMP中的超小MoS2分散液。此处，冰水即为冰与水的混合物，在一标准大气压下温度为0℃。
优选地，步骤1)中首先用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声3～6h，优选为4h，得到悬浮液；
然后将悬浮液在700～10000rpm下离心20～40min，转速优选为8000rpm，离心分离时间优选为30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，即得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.80～0.90wt％，本实施例中，超小MoS2分散液的浓度优选为0.85wt％。
具体地，步骤2)中将液体B磁力搅拌10～15h后烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲。优选地，磁力搅拌时间为12h。
本实施例中，通过将反应原料分散在去离子水中，充分搅拌并蒸发掉水分，使得超小MoS2与钼源和硫源混合均匀，制备得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲，保证超小MoS2可以均匀地固定在MoS2纳米片上，使本实施例的MoS2/MoS2纳米复合材料形貌更加均匀。
具体地，步骤3)中将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中由室温升至600～800℃并保温，冷却至室温后，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。此处，室温定义为25℃。
优选地，步骤3)中保温时间为50～100分钟。
优选地，管式气氛炉以5～10℃min-1的升温速率由室温升至600～800℃。
优选地，前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中加热反应前，通气体流量为 80～240sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气。
具体地，对步骤4)中得到的MoS2/MoS2纳米复合材料还经过去离子水和无水乙醇分别洗涤6～10次，并真空干燥8～12h。
上述制备方法得到的MoS2/MoS2纳米复合材料，能够应用于钠离子电池负极，MoS2/MoS2纳米复合材料的微观结构中，超小MoS2均匀固定在MoS2纳米片，超小 MoS2是纳米级，甚至已达到量子级，可以观察到超小MoS2达到10nm左右，结构稳定、形貌均匀，超小MoS2填充了MoS2纳米片体系的体积，在充放电过程中MoS2纳米片会有一定体积膨胀，但由于超小MoS2作为阻隔存在，MoS2纳米片的片层之间不会堆叠在一起，保证了足够的电化学活性位点，在没有引入第二种组分的同时，利用超小 MoS2起到了稳定MoS2纳米片的作用，有效改善了MoS2纳米片电极在充放电过程中结构坍塌，活性位点消失，容量迅速衰减的问题，解决了相关技术中充放电过程中钠离子嵌入和脱出导致的MoS2片层堆叠的问题，本发明的MoS2/MoS2纳米复合材料在500 mA g-1的条件下进行充放电测试，经过50个完整的循环之后，放电比容量为： 315.4～447.6mA h g-1，具有高循环稳定性。
实施例一：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.80wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝0.60g钼酸铵和m硫脲＝1.80g硫脲分散在95mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝5mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下12h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以5℃min-1的升温速率由室温升至600℃，保温80min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为 80sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤6次，真空干燥8h 即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
实施例二：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.82wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝0.70g钼酸铵和m硫脲＝1.90g硫脲分散在90mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝10mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下12h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以6℃min-1的升温速率由室温升至650℃，保温100min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为120sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤7次，真空干燥9h 即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
实施例三：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.85wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝0.80g钼酸铵和m硫脲＝2.00g硫脲分散在85mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝15mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下12h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以5～10℃min-1的升温速率由室温升至700℃，保温120min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为160sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤8次，真空干燥10h 即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
实施例四：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.87wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝0.90g钼酸铵和m硫脲＝2.10g硫脲分散在80mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝20mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下12h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以9℃min-1的升温速率由室温升至750℃，保温140min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为200sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤9次，真空干燥11h 即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
实施例五：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.88wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝1.00g钼酸铵和m硫脲＝2.20g硫脲分散在75mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝20mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下12h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以10℃min-1的升温速率由室温升至800℃，保温160min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为240sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤10次，真空干燥 12h即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
实施例六：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.90wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝0.60g钼酸铵和m硫脲＝1.80g硫脲分散在75mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝5mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下12h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以5℃min-1的升温速率由室温升至600℃，保温50min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为 80sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤6次，真空干燥8h 即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
实施例七：
1.合成超小MoS2分散液：
(1)用分析天平称取200mg商用MoS2分散在足量的NMP溶液中，并在冰水中超声4h，得到悬浮液；
(2)将悬浮液在8000rpm转速下离心30min，收集上清液，再进行2～4次离心，混合物趋于无色透明，得到分散在NMP中的超小MoS2分散液，获得的超小MoS2分散液的浓度为0.83wt％；
2.合成MoS2/MoS2：
(1)将质量m钼酸铵＝1.00g钼酸铵和m硫脲＝2.20g硫脲分散在95mL去离子水中得到溶液A，将体积V＝20mL的超小MoS2分散液滴入溶液A中制得液体B；
(2)液体B在磁力搅拌作用下15h至烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
(3)将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中以10℃min-1的升温速率由室温升至800℃，保温100min，最终冷却至室温，生成MoS2/MoS2，(在反应前通气体流量为240sccm的氩气40min以确保石英管内空气排干净，整个反应过程不再通气)；
(4)反应结束后，取出样品，经去离子水和无水乙醇分别洗涤10次，真空干燥 12h即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
为了验证本发明制备的MoS2/MoS2纳米复合材料的性能，对实施例三制备的 MoS2/MoS2纳米复合材料和传统的MoS2钠离子电池负极材料的物相表征进行对比，如图1所示，MoS2纳米片和实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料的衍射峰都与标准卡片对应很好，证明了同物相的两种不同尺寸MoS2的成功复合，而传统的MoS2钠离子电池负极材料的MoS2纳米片的衍射峰更加尖锐，是因为单纯的MoS2纳米片晶粒相对较大，体现在衍射峰上就更加尖锐，而实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料，因为存在超小MoS2，其衍射峰相对而言有一些差异，因此可以佐证实施例三制备的 MoS2/MoS2纳米复合材料中存在超小MoS2。
对实施例三制备的具有高倍率性能的MoS2/MoS2复合材料的形貌和微观结构进行分析，如图2所示，可以观察到MoS2分布比较均匀，超小MoS2和MoS2纳米片两个不同尺寸MoS2的可视化晶格间距都为0.64nm，与物相分析中图1(002)的晶面对应的晶格间距吻合，且观察到了图中圈处的超小MoS2，超小MoS2均匀地固定在MoS2纳米片上，都证明了MoS2/MoS2复合材料成功设计并制备。
对实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料和传统的MoS2钠离子电池负极材料的分别在不同电流密度和不同电流循环次数下进行充放电测试，参见图3，从图中的数据分析可知，在100mAg-1的电流密度下，实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料在首次放电容量为798.5mAhg-1，经过五圈小电流循环后改用大电流密度500mA g-1进行充放电测试，50个完整的循环之后，容量保持在447.6mAh g-1，大电流密度下实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料具有很好的循环稳定性和容量保持率，实施例三制备的MoS2/MoS2纳米复合材料具有高循环稳定性。
本发明制备的MoS2/MoS2纳米复合材料作为钠离子电池负极材料，结构稳定，形貌均匀，存在超小MoS2，循环性能优异，提高钠离子电池的循环稳定性，解决了相关技术中充放电过程中钠离子嵌入和脱出导致的MoS2片层堆叠的问题。本发明的制备方法，制备成本低、易于实现。

Claims (7)

1.一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将质量m钼酸铵＝0.60～1.00g的钼酸铵和质量m硫脲＝1.80～2.20g的硫脲分散在75～95mL的去离子水中得到溶液A，并取浓度为0.80～0.90wt％的超小MoS2分散液5～20mL滴加入溶液A中制得液体B；
2)将液体B搅拌后烘干得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲；
3)在惰性气体氛围下将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在600～800℃温度下加热保温后冷却，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料，该材料为超小MoS2均匀固定在MoS2纳米片上，其中超小MoS2达到10nm左右；
所述步骤1)中超小MoS2分散液的制备包括：首先将MoS2分散在NMP溶液中，并在冰水中超声处理，得到悬浮液；然后将悬浮液离心分离，收集上清液进行多次离心分离，直至混合物无色透明，即得到分散在NMP中的超小MoS2分散液；
所述步骤2)中将液体B磁力搅拌10～15h后烘干水分得到前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲。
2.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中将前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲在管式气氛炉中由室温升至600～800℃并保温，冷却至室温后，即得到MoS2/MoS2纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中保温时间为50～100分钟。
4.根据权利要求2所述的一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中管式气氛炉以5～10℃min-1的升温速率由室温升至600～800℃。
5.根据权利要求2所述的一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中对前驱体MoS2/钼酸铵/硫脲加热前，向管式气氛炉的石英管内通气体流量为80～240sccm的氩气排出空气。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中得到的MoS2/MoS2纳米复合材料还经过去离子水和无水乙醇分别洗涤6～10次，并真空干燥8～12h。
7.一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的一种用于钠离子电池负极的MoS2/MoS2纳米复合材料的制备方法制备得到。
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