CN113097484B - 一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳包覆类三明治结构SnSe/r‑GO@C复合物及其制备方法和应用，以乙二醇或甘油作为溶剂，无机锡盐作为锡源，并使用还原剂和表面活性剂，采用简单的溶剂热法制备出碳包覆类三明治结构SnSe/r‑GO复合物，还原剂不仅能还原硒粉，提供Se2‑，而且能还原氧化石墨烯上的含氧官能团，进一步提高复合材料中石墨烯的导电性，加入还原剂还能够有效与Sn2+络合，控制产物的尺寸，而纳米化材料对于提升电化学性能更有效。本发明的制备方法简单，重复性高，加入氧化石墨烯经过水热反应后提高了SnSe基复合材料的导电性，包覆一层热解碳，进一步提高复合材料的结构稳定性，作为钠离子电极材料具有较好的电化学性能。

Description

一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钠离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物及其制备方法和应用。
背景技术
钠离子电池具有与锂离子电池相似的电化学储能原理，且钠资源储量丰富、价格低廉，被认为是实现规模化储能极具潜力的二次电池。然而Na+的直径远大于Li+，商业化锂离子电池石墨负极表现出差的Na+存储性能。因此，开发高性能储钠负极材料对钠离子电池至关重要。硒化锡作为合金类负极材料的一种，其嵌钠容量为780mAh g-1，具有极大的发展潜力。除此之外，SnSe是一种重要的IV-VI半导体材料，它的能隙大约为0.9eV，可广泛应用于红外光电装置、存储开关、薄膜电极、太阳能电池等。目前硒化锡基负极材料的钠离子电池性能极具潜力，但是其充放电结构稳定性仍需进一步改善。许多研究者选择将其与某种碳材料复合来改善上述问题，例如Xiaochuan Ren等人合成了Sn-C键连接的SnSe纳米盘垂直生长在掺氮的碳纳米带上，用于高性能钠离子电池的负极材料。通过计算表明，N原子在NC基体中的存在促进了Sn-C键的形成。SnSe具有较低的层间Na离子扩散势垒，从放电产物Sn到原始SnSe/NC具有较小的能量势垒，表明SnSe/NC具有快速的电化学动力学和良好的可逆性。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物及其制备方法和应用，将纳米颗粒状的SnSe均匀的生长在片状氧化石墨烯夹层之间，生长着硒化锡颗粒的三明治结构复合物外面包覆着一层碳材料，其结构稳定，作为钠离子电极材料具有较好的电化学性能。
为了实现以上目的，本发明提供了一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将30～90mg的氧化石墨烯加入到30～70mL乙二醇或甘油中，分散后加入0.05696g～5.696g的无机锡盐，搅拌后再加入0.02g～0.2g的表面活性剂至完全溶解得到溶液A；
2)将0.01975g～1.975g的硒粉加入到3～10ml的还原性溶剂中，搅拌至完全溶解得到溶液B；再将溶液B逐滴加入到溶液A中并搅拌，形成混合溶液C，混合溶液C中锡离子与硒离子按摩尔比为1：(1～4)；
3)将混合溶液C在120～200℃温度下水热反应，反应结束后冷却得到黑色的混合溶液D；
4)将10～30g的氧化石墨烯加入到10～20ml的乙二醇或甘油中，分散后得到溶液E，将溶液E加入混合溶液D并搅拌，得到混合溶液F；
5)将混合溶液F在120～200℃温度下水热反应，反应结束后冷却得到黑色的混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体；
6)将抽滤收集得到的黑色粉体冷冻干燥后得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨后得到混合物Y，将混合物Y在160～240℃温度下水热反应，反应结束后冷却得到黑色粉体，将黑色粉体经热处理后即得到碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物。
进一步地，所述无机锡盐为SnCl2·2H2O。
进一步地，所述表面活性剂为油酸。
进一步地，所述还原性溶剂为乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液。
进一步地，所述搅拌采用磁力搅拌，搅拌速度为300～800r/min，搅拌时间30～120min。
进一步地，所述分散采用超声分散，超声时间为90～180min。
进一步地，所述水热反应采用水热釜并将水热釜置于水热反应仪中进行，水热釜的填充度控制在50～80％。
本发明还提供了一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，采用上述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法制备得到。
进一步地，所述复合物中氧化石墨烯片呈夹层结构，氧化石墨烯片上生长着SnSe纳米颗粒，夹层结构外包覆热解炭，SnSe纳米颗粒的尺寸为5～8nm。
本发明还提供了一种上述的碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的应用，所述复合物与粘结剂和导电剂混合后制备成钠离子电池负极材料。
与现有技术相比，本发明以乙二醇或甘油作为溶剂，无机锡盐作为锡源，以乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液作为还原剂，采用油酸作为表面活性剂，采用简单的溶剂热法结合热处理法制备出了纯相的碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，且SnSe纳米颗粒的尺寸约为5～8nm，乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液等作为还原剂不仅能够还原硒粉，提供Se2-，而且可以还原氧化石墨烯上的含氧官能团，进一步提高复合材料中石墨烯的导电性，另一方面，加入还原剂能够有效的与Sn2+络合，控制产物的尺寸，而纳米化材料对于提升电化学性能更有效。除此之外，本发明采用的制备方法简单，重复性高，加入氧化石墨烯经过水热反应后大大提高了SnSe基复合材料的导电性，与氧化石墨烯复合的基础上再包覆一层热解碳材料，可以有效提高复合物的结构稳定性，预计作为钠离子电极材料具有较好的电化学性能。
本发明制备了纯相的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，r-GO为均匀分布的片状结构，SnSe量子点均匀分布在r-GO片与片夹层之间，SnSe纳米颗粒为纯相的SnSe颗粒，颗粒的尺寸约为5～8nm，生长着硒化锡颗粒的三明治结构复合物外面包覆着一层碳材料，其结构稳定性，该复合电极有较好的钠离子存储性能，研究发现该复合电极储钠过程存在赝电容效应，具有较大的研究价值。本发明工艺简单，重复性高，制备周期短，反应温度低，降低了能耗和生产成本，适合大规模生产制备。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的复合物的X-射线衍射(XRD)图谱；
图2是本发明实施例1制备的复合物的扫描电镜(SEM)照片；
图3是本发明实施例1制备的复合物的透射电镜(TEM)照片。
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。
本发明提供了一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法及应用，包括以下步骤：
步骤1)：将30～90mg的氧化石墨烯GO加入到30～70mL的乙二醇或甘油的溶剂中，超声分散后加入0.05696g～5.696g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.02g～0.2g的油酸至完全溶解形成溶液A；将0.01975g～1.975g的硒粉加入到3～10ml的乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；其中，锡离子与硒离子按摩尔比为1：(1～4)；氧化石墨烯在溶液A中的浓度为1～2mg·mL-1；
步骤2)：将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在120～200℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将10～30g的氧化石墨烯加入到10～20ml乙二醇或甘油中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在120～200℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体；将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在160～240℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z，即碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物。制备方法中搅拌采用磁力搅拌，搅拌速度为300～800r/min，搅拌时间30～120min，超声分散时间为90～180min，水热釜的填充度控制在50～80％。
本发明还提供了一种采用上述方法制备的碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，GO片上生长着细小的SnSe纳米颗粒，GO片与片之间呈夹层结构，表现为类三明治结构，三明治结构外包覆一层热解炭，其中SnSe纳米颗粒尺寸约为5～8nm。
本发明还提供了上述碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的应用，作为钠离子电池负极材料使用时，碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物与粘结剂和导电剂按质量比8:1:1混合制备成负极片，粘结剂为羧甲基纤维素CMC，导电剂为super P。
下面结合具体的实施例对本发明进行说明。
实施例1：
制备方法包括：
1)将30mg的氧化石墨烯GO加入到30mL乙二醇中，超声分散后加入0.07595g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.02g的油酸至完全溶解形成溶液A；将0.0263g硒粉加入到3ml的乙二胺水溶液中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在120℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将10g氧化石墨烯加入到10ml乙二醇中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F；将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在120℃充分反应，反应结束后随炉冷却却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X；将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在160℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
采用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析样品SnSe/r-GO@C复合物，结果参见图1，发现样品与JCPDS编号为89-0232的SnSe结构一致，说明制备出SnSe纳米颗粒。将该样品用场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行观察，结果参见图2，可以看出所制备的SnSe纳米颗粒均匀分散在片状氧化石墨烯表面。将该样品用透射电子显微镜(TEM)进行观察，结果参见图3，可以看出复合物中SnSe为大小约为5～8nm的纳米颗粒，均匀的生长在片状氧化石墨烯的表面。
实施例2：
制备方法包括：
1)将45mg的氧化石墨烯GO加入到50mL的甘油中，超声分散后加入0.52785g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.08g的油酸至完全溶解形成溶液A；将0.0789g硒粉加入到5ml三乙醇胺水溶液中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在140℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将10g氧化石墨烯加入到10ml甘油中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在140℃充分反应，反应结束后随炉冷却却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在180℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
实施例3：
制备方法包括：
1)将60mg氧化石墨烯GO加入到60mL甘油中，超声分散后加入1.0557g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.12g油酸至完全溶解形成溶液A；将0.2367g硒粉加入到6ml水合肼中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在160℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将20g氧化石墨烯加入到20ml甘油中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在160℃充分反应，反应结束后随炉冷却却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在200℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
实施例4：
制备方法包括：
1)将60mg氧化石墨烯GO加入到60mL乙二醇中，超声分散后加入3.1671g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.15g油酸至完全溶解形成溶液A；将0.7101g硒粉加入到5ml硼氢化钠水溶液中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在180℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将20g氧化石墨烯加入到20ml乙二醇中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在180℃充分反应，反应结束后随炉冷却却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在220℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
实施例5：
制备方法包括：
1)将90mg氧化石墨烯GO加入到60mL乙二醇中，超声分散后加入5.696gSnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.2g油酸至完全溶解形成溶液A；将1.975g硒粉加入到5ml水合肼中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在160℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将20g氧化石墨烯加入到20ml乙二醇中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在180℃充分反应，反应结束后随炉冷却却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在240℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
实施例6：
制备方法包括：
1)将30mg的氧化石墨烯GO加入到30mL的甘油中，超声分散后加入0.05696g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.02g的油酸至完全溶解形成溶液A；将0.01975g的硒粉加入到3ml的三乙醇胺水溶液中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在120℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将10g的氧化石墨烯加入到10ml甘油中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在120℃充分反应，反应结束后随炉冷却却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体；将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在160℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
实施例7：
制备方法包括：
1)将90mg的氧化石墨烯GO加入到70mL的乙二醇中，超声分散后加入5.696g的SnCl2·2H2O，搅拌均匀后，再加入0.2g的油酸至完全溶解形成溶液A；将1.975g的硒粉加入到10ml的乙二胺水溶液中，搅拌至完全溶解得到溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中形成混合溶液C，并搅拌均匀；
2)将混合液C转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在200℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液D；将30g的氧化石墨烯加入到20ml乙二醇中，超声分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入溶液D，搅拌均匀后得到混合液F，将混合液F转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在200℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体；将抽滤分离得到的粉体冷冻干燥得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨得到混合物Y，将混合物Y转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪中，在240℃充分反应，反应结束后随炉冷却至室温得到黑色粉体，将黑色粉体至于管式炉中经热处理得到最终产物Z。
本发明以乙二醇或甘油作为溶剂，采用简单的溶剂热法制备了碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，其中SnSe纳米颗粒为尺寸大小约为5～8nm的纯相纳米颗粒，并均匀的分散在片状氧化石墨烯夹层间。本发明制备方法简单，周期短，并且以氧化石墨烯和热解碳作为碳基体，不仅提高了SnSe的导电性，而且提高了复合材料的结构稳定性，该复合物作为钠离子电池负极材料，有较好的电化学性能，研究发现SnSe/r-GO@C复合物电极储钠过程存在赝电容效应，具有较大的研究价值。该复合材料作为光催化材料和电极材料，具有较好的光催化和电化学性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将30～90mg的氧化石墨烯加入到30～70mL乙二醇或甘油中，分散后加入0.05696g～5.696g的无机锡盐，搅拌后再加入0.02g～0.2g的表面活性剂至完全溶解得到溶液A；
2)将0.01975g～1.975g的硒粉加入到3～10ml的还原性溶剂中，搅拌至完全溶解得到溶液B；再将溶液B逐滴加入到溶液A中并搅拌，形成混合溶液C，混合溶液C中锡离子与硒离子按摩尔比为1：(1～4)；
3)将混合溶液C在120～200℃温度下水热反应，反应结束后冷却得到黑色的混合溶液D；
4)将10～30g的氧化石墨烯加入到10～20ml的乙二醇或甘油中，分散后得到溶液E，将溶液E加入混合溶液D并搅拌，得到混合溶液F；
5)将混合溶液F在120～200℃温度下水热反应，反应结束后冷却得到黑色的混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体；
6)将抽滤收集得到的黑色粉体冷冻干燥后得到产物X，将产物X与有机物2-甲基咪唑固相混合研磨后得到混合物Y，将混合物Y在160～240℃温度下水热反应，反应结束后冷却得到黑色粉体，将黑色粉体经热处理后即得到碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物。
2.根据权利要求1所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，所述无机锡盐为SnCl2·2H2O。
3.根据权利要求1所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为油酸。
4.根据权利要求1所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，所述还原性溶剂为乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，所述搅拌采用磁力搅拌，搅拌速度为300～800r/min，搅拌时间30～120min。
6.根据权利要求1所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，所述分散采用超声分散，超声时间为90～180min。
7.根据权利要求1所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法，其特征在于，所述水热反应采用水热釜并将水热釜置于水热反应仪中进行，水热釜的填充度控制在50～80％。
8.一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的一种碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物，其特征在于，所述复合物中氧化石墨烯片呈夹层结构，氧化石墨烯片上生长着SnSe纳米颗粒，夹层结构外包覆热解炭，SnSe纳米颗粒的尺寸为5～8nm。
10.一种如权利要求8或9所述的碳包覆类三明治结构SnSe/r-GO@C复合物的应用，其特征在于，所述复合物与粘结剂和导电剂混合后制备成钠离子电池负极材料。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114843464A (zh) * 2022-04-21 2022-08-02 陕西科技大学 一种三维交联结构SnSe/3D r-GO复合材料及其制备方法和应用
CN114988419B (zh) * 2022-05-25 2023-12-08 陕西科技大学 一种SiO2/SnSe/C纳米球及其制备方法
CN114890392B (zh) * 2022-06-08 2024-01-30 陕西科技大学 一种碳包覆硒化锡复合胶联状三维石墨烯及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110212176A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 南京工业大学 一种石墨烯/二硫化钼纳米球/炭黑复合材料的制备方法
CN110492068A (zh) * 2019-08-05 2019-11-22 中南大学 还原氧化石墨烯-硒纳米线水凝胶复合材料及其制备方法与应用
CN111180707A (zh) * 2020-01-14 2020-05-19 中南大学 二硒化锡/氧化锡-rGO纳米复合负极材料及制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887488B (zh) * 2014-04-04 2015-12-02 哈尔滨工业大学 锂离子电池桃仁状SnO2-石墨烯-碳复合材料的制备方法
CN106328952A (zh) * 2015-06-18 2017-01-11 中国石油化工股份有限公司 一种锂电极材料及其制备方法和应用
CN105964238A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 宁波大学 一种多孔碳包覆ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN107123794B (zh) * 2017-05-08 2019-11-15 陕西科技大学 一种碳包覆一氧化锰/氮掺杂还原氧化石墨烯锂离子电池负极材料的制备方法
CN107017395B (zh) * 2017-05-22 2020-04-21 中南大学 一种具有三明治结构的碳包覆焦磷酸锰钠@还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用
CN107893218B (zh) * 2017-10-27 2020-01-10 苏州大学 二氧化钛/磺化氧化石墨烯/银纳米粒子复合膜及其制备方法与应用
CN107887592B (zh) * 2017-11-17 2020-09-01 武汉理工大学 碳包覆ZnO纳米线及其制备方法和应用
CN109052367B (zh) * 2018-09-30 2020-02-14 华中科技大学 吡啶氮富集超薄碳纳米片材料及其金属复合材料的制备方法
CN109585831B (zh) * 2018-12-04 2022-04-01 浙江理工大学 一种夹心式结构的复合材料及其制备方法和应用
CN109742353B (zh) * 2018-12-29 2021-05-25 陕西科技大学 一种SnSe量子点/r-GO复合物及其制备方法和应用
CN111825119A (zh) * 2019-04-23 2020-10-27 赵彦霖 一种锌离子电池正极材料的制备方法
CN112490430A (zh) * 2020-12-07 2021-03-12 江苏师范大学 一种用于锂/钠离子电池的高性能负极材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110212176A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 南京工业大学 一种石墨烯/二硫化钼纳米球/炭黑复合材料的制备方法
CN110492068A (zh) * 2019-08-05 2019-11-22 中南大学 还原氧化石墨烯-硒纳米线水凝胶复合材料及其制备方法与应用
CN111180707A (zh) * 2020-01-14 2020-05-19 中南大学 二硒化锡/氧化锡-rGO纳米复合负极材料及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李婷 ; 龙志辉 ; 张道洪 ; .Fe_2O_3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能.物理化学学报.2016,(第02期),全文. *
钱翔英 ; .三明治结构G@SnO_2 @C复合材料的合成、表征及其钠离子电池负极性能研究.电子显微学报.2019,(第02期),全文. *

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