CN113753963B - 一种二硫化锡钴纳米颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，再向其中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮及无水乙醇，得混合溶液B；(2)向混合溶液B中加碱溶液得混合溶液C；(3)将混合溶液C进行抽滤，得CoSn(OH)6模板；(4)将CoSn(OH)6模板与无机盐颗粒混合后加入过量去离子水，搅拌直至干燥；(5)将无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物干燥后即得。该方法容易实现工业化。还提供一种二硫化锡钴纳米颗粒及其应用。

Description

一种二硫化锡钴纳米颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种二硫化锡钴纳米颗粒，还涉及一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法及应用。
背景技术
纳米催化技术可以显著的提升锂电池、燃料电池以及光催化等领域涉及的化学/电化学反应的反应动力学，有效缩短反应时间，获得更高的电化学性能。然而，已有报道的催化剂虽然具有很好的催化活性，但其在使用过程成中仍存在一系列的问题会引起催化剂中毒失效。二硫化锡钴(Co3Sn2S2)作为一种具有特殊拓扑保护效应的外尔半金属近年来获得广泛关注，其晶体结构中由Co原子形成一个Kagome晶格，能带结构呈现明显的拓扑半金属的电子结构，使其获得高的电导率和稳定的拓扑表面保护态。具有稳定表面拓扑保护态的Co3Sn2S2材料可以很好地克服纳米催化剂高活性表面态容易被破坏的问题，提升Co3Sn2S2的催化稳定性从而有望解决高活性催化剂现存的易中毒失效的问题。目前关于Co3Sn2S2的制备方法有磁控溅射薄膜、高温熔炼法制备大块单晶以及化学气相传输法合成较大的薄片，但还没有提出Co3Sn2S2纳米材料的制备方法。将Co3Sn2S2制备成纳米粉体材料，暴露出更多的拓扑保护表面，同时利用材料的尺寸效应，可以获得更优异的催化性能和更广泛的工业应用。
因此，本发明致力于发展一种低温硫化、成本低廉、工艺简单的Co3Sn2S2纳米材料的制备方法具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，该制备方法无需大型精密设备及复杂的工艺过程，容易实现工业化生产。
本发明的第二个目的是提供一种二硫化锡钴纳米颗粒，该二硫化锡钴纳米颗粒分散性好。
本发明的第三个目的是提供一种二硫化锡钴纳米颗粒的应用。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，水溶性钴盐与水溶性锡盐的摩尔比为1:1～3:1；混合溶液A中，钴离子的摩尔浓度为0.05～0.1mol/L；按去离子水质量的0.5～2wt％向混合溶液A中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮，再按去离子水质量的10～30wt％加入无水乙醇后磁力搅拌20～60min混匀，得到混合溶液B；
(2)在温度范围为0～50℃内，按水溶性钴盐与碱摩尔比为1:6～1:10向混合溶液B中滴加1～3mol/L的碱溶液；其中，碱溶液分两次添加，先滴加1/3体积的碱溶液，滴加完成后反应0.5～1h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加入剩下2/3体积的碱溶液，全部滴完后再充分反应1～2h得到混合溶液C，混合溶液C的pH值的范围保持在10～11；
(3)将步骤(2)中的混合溶液C进行抽滤，再用去离子水、乙醇或丙酮反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将CoSn(OH)6沉淀置于干燥装置中60～80℃条件下干燥12～24h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与1～3倍模板质量的无机盐颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在50～100℃环境下持续搅拌直至干燥，得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为4:1～3:2，在气氛保护下以3～8℃/min的升温速率在500～750℃下保温1～3h，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
本发明的特征还在于，
步骤(1)中，所述可溶性钴盐为CoCl2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O或CoSO4·7H2O，可溶性锡盐为SnCl4。
步骤(2)中，碱溶液中的碱为NaOH或者KOH。
步骤(4)中，无机盐为NaCl或KCl。
步骤(5)中，所用气氛为氢气、氩气、氮气或者氢氩混合气。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种二硫化锡钴纳米颗粒，由上述制备方法制备得到，二硫化锡钴纳米颗粒的平均粒径为220nm，尺寸分布为100～500nm。
本发明所采用的第三种技术方案是，一种二硫化锡钴纳米颗粒的应用，在锂电池装置中使用上述的二硫化锡钴纳米颗粒修饰隔膜作为电池的隔膜，并利用隔膜表面的二硫化锡钴纳米颗粒作为物理或化学吸附介质、以及催化剂或电催化剂。
本发明的有益效果是：本发明方法采用共沉淀法结合低温硫化法合成Co3Sn2S2纳米颗粒，采用水溶性无机盐作为原材料，在硫化过程中采用的盐浴的无机盐材料如NaCl或KCl等还可以重复收集使用，成本低而且污染小，在整个制备过程中无需大型精密设备及复杂的工艺过程，容易实现工业化生产。通过水溶性钴盐和锡盐在水溶液中与碱(如NaOH)共沉淀生成CoSn(OH)6作为前驱体同时也作为模板剂。在接下来的硫化过程中，以CoSn(OH)6纳米颗粒自身为模板，在相邻颗粒之间的原子扩散作用下CoSn(OH)6被原位硫化生成Co3Sn2S2纳米颗粒，在此过程中加入CoSn(OH)6中的无机盐(如NaCl)作为盐浴的介质可将纳米颗粒分隔开，有效避免硫化相变过程中发生颗粒的连接长大和团聚，由于无机盐的熔点较高，在800℃以下完整保留了盐颗粒之间的缝隙，从而不会阻挡原子的扩散。本发明所提供的Co3Sn2S2纳米颗粒平均粒径在220nm左右，尺寸范围约为100～500nm，而且分散性好。为其后续用做高性能催化剂及其他功能材料奠定了良好的基础。
附图说明
图1是本发明实施例1中制备的Co3Sn2S2-1纳米颗粒的XRD图；
图2是本发明实施例1中制备的Co3Sn2S2-1纳米颗粒的SEM图；
图3是本发明实施例2中制备的Co3Sn2S2-2纳米颗粒的XRD图；
图4本发明实施例2中制备的Co3Sn2S2-2纳米颗粒的SEM图；
图5是本发明实施例1中制备的Co3Sn2S2-1纳米颗粒修饰隔膜(CCS)应用到锂硫电池中测试的充放电曲线图；
图6本发明实施例1中制备的Co3Sn2S2-1纳米颗粒修饰隔膜(CCS)应用到锂硫电池中测试的循环性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，水溶性钴盐与水溶性锡盐的摩尔比为1:1～3:1；混合溶液A中，钴离子的摩尔浓度为0.05～0.1mol/L；按去离子水质量的0.5～2wt％向混合溶液A中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮，再按去离子水质量的10～30wt％加入无水乙醇后磁力搅拌20～60min混匀，得到混合溶液B；
步骤(1)中，所述可溶性钴盐为CoCl2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O或CoSO4·7H2O，可溶性锡盐为SnCl4。
(2)在温度范围为0～50℃内，按水溶性钴盐与碱摩尔比为1:6～1:10向混合溶液B中滴加1～3mol/L的碱溶液；其中，碱溶液分两次添加，先滴加1/3体积的碱溶液，滴加完成后反应0.5～1h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加入剩下2/3体积的碱溶液，全部滴完后再充分反应1～2h得到混合溶液C，混合溶液C的pH值的范围保持在10～11；
步骤(2)中，碱溶液中的碱为NaOH或者KOH。
(3)将步骤(2)中的混合溶液C进行抽滤，再用去离子水、乙醇或丙酮反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将CoSn(OH)6沉淀置于干燥装置中60～80℃条件下干燥12～24h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与1～3倍模板质量的无机盐颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在50～100℃环境下持续搅拌直至干燥，得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
步骤(4)中，无机盐为NaCl或KCl。
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为4:1～3:2，在气氛保护下以3～8℃/min的升温速率在500～750℃下保温1～3h，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；
步骤(5)中，所用气氛为氢气、氩气、氮气或者氢氩混合气。
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
本发明还提供一种二硫化锡钴纳米颗粒，由上述制备方法制备得到，二硫化锡钴纳米颗粒的平均粒径为220nm，尺寸分布为100～500nm。
本发明还提供一种二硫化锡钴纳米颗粒的应用，在锂电池装置中使用上述方法制备得到的二硫化锡钴纳米颗粒修饰隔膜作为电池的隔膜，并利用隔膜表面的二硫化锡钴纳米颗粒作为物理或化学吸附介质、以及催化剂或电催化剂。
实施例1
一种二硫化锡钴(Co3Sn2S2)纳米颗粒的制备方法如下：
(1)将CoCl2·6H2O和SnCl4以摩尔比1:1溶于去离子水中，钴离子的摩尔浓度为0.05mol/L，按质量分数0.5wt％加入柠檬酸钠，再按质量分数15wt％加入无水乙醇后磁力搅拌25min混匀；
(2)在温度范围为25℃下，按CoCl2·6H2O与NaOH摩尔比为1:10向(1)溶液中滴加2mol/L的NaOH溶液，先逐滴加入1/3体积的NaOH溶液，滴加完成后反应0.5h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加剩下2/3体积的NaOH溶液，全部滴完后再充分反应1h，混合溶液的pH值的范围保持在11；
(3)将步骤(2)中的混合产物抽滤，再用去离子水和乙醇反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将沉淀置于干燥装置中60℃干燥24h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与1倍模板质量的NaCl颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在70℃环境下持续搅拌直至干燥得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为2:1，在气氛保护下以8℃/min的升温速率在700℃下保温2h，获得NaCl和Co3Sn2S2的纳米复合物；
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的NaCl颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
实施例1所制备的产物命名为Co3Sn2S2-1，其X射线衍射图如图1所示。图1中显示的全部为Co3Sn2S2的特征峰，没有杂质峰，说明此制备方法制备的产物纯净。扫描电子显微图片如图2所示，从图2中可以看出，Co3Sn2S2主要以纳米立方的形式存在，颗粒分散性好没有明显的团聚现象，尺寸在220nm左右。
实施例2
一种二硫化锡钴(Co3Sn2S2)纳米颗粒的制备方法如下：
(1)将CoCl2·6H2O和SnCl4以摩尔比2:1溶于去离子水中，钴离子的摩尔浓度为0.05mol/L，按质量分数0.8wt％加入柠檬酸钠，再按质量分数13wt％加入无水乙醇后磁力搅拌40min混匀；
(2)在温度范围为30℃下，按CoCl2·6H2O与NaOH摩尔比为1:6向(1)溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，先逐滴加入1/3体积的NaOH溶液，滴加完成后反应1h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加剩下2/3体积的NaOH溶液，全部滴完后再充分反应2h，混合溶液的pH值的范围保持在10；
(3)将步骤(2)中的混合产物抽滤，再用去离子水和乙醇反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将沉淀置于干燥装置中70℃干燥18h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与2倍模板质量的NaCl颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在80℃环境下持续搅拌直至干燥得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为4:1，在气氛保护下以5℃/min的升温速率在700℃下保温2h，获得NaCl和Co3Sn2S2的纳米复合物；
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的NaCl颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
实施例2所制备的产物命名为Co3Sn2S2-2，其X射线衍射图如图3所示。图3中显示的全部为Co3Sn2S2的特征峰，没有杂质峰，说明此制备方法制备的产物纯净。扫描电子显微图片如图4所示，从图4中可以看出，Co3Sn2S2纳米颗粒的尺寸在220～300nm左右。和实施例1比，实施例2制备的Co3Sn2S2-2的颗粒尺寸较大，分散性不如Co3Sn2S2-1好。
以Co3Sn2S2-1为基础，将Co3Sn2S2-1超声分散在乙醇中，再通过真空抽滤将起均匀沉积在隔膜上获得Co3Sn2S2-1修饰隔膜(CCS)，裁剪备用。采用碳管负载75％的硫(CNT-S)作为正极材料，与超级导电黑、聚偏二氟乙烯PVDF，按7:2:1的质量比混合均匀，以NMP为溶剂制备均匀的浆料。将正极浆料均匀的涂在铝箔上，55℃下真空干燥，裁剪出圆形正极片。之后，以金属锂作为负极，以1％LiNO3的LiTFSI的DOL/DME(体积比为1:1)溶液作为电解液，加入Co3Sn2S2-1修饰隔膜，组装CR2032型扣式电池，评价Co3Sn2S2-1催化下电池的电化学性能，结果如图5-6所示。从图5可以看出，加入Co3Sn2S2-1修饰隔膜的电池(CSS@CNT-S)比空白样CNT-S具有更高的比容量和循环稳定性。CSS@CNT-S的首次比容量为803mA h g-1，比对比样高出14.6％，如图5所示，同时，循环200次后其容量保持率高达89％，比对比样提高了31％，如图6所示，这是由于Co3Sn2S2-1对可溶中间产物多硫化锂的化学吸附和催化作用，缓解了穿梭效应，提升活性物质利用率，同时降低了多硫化锂转化的能垒，促进了电化学反应动力学。
实施例3
一种二硫化锡钴(Co3Sn2S2)纳米颗粒的制备方法如下：
(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，水溶性钴盐与水溶性锡盐的摩尔比为1:1；混合溶液A中，钴离子的摩尔浓度为0.05mol/L；按去离子水质量的0.5wt％向混合溶液A中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮，再按去离子水质量的10wt％加入无水乙醇后磁力搅拌20min混匀，得到混合溶液B；
步骤(1)中，所述可溶性钴盐可为Co(NO3)2·6H2O，可溶性锡盐为SnCl4。
(2)在温度范围为0℃内，按水溶性钴盐与碱摩尔比为1:6向混合溶液B中滴加1mol/L的碱溶液；其中，碱溶液分两次添加，先滴加1/3体积的碱溶液，滴加完成后反应0.5h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加入剩下2/3体积的碱溶液，全部滴完后再充分反应1h得到混合溶液C，混合溶液C的pH值的范围保持在10；
步骤(2)中，碱溶液中的碱为KOH。
(3)将步骤(2)中的混合溶液C进行抽滤，再用去离子水、乙醇或丙酮反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将CoSn(OH)6沉淀置于干燥装置中60℃条件下干燥12～24h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与1倍模板质量的无机盐颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在50℃环境下持续搅拌直至干燥，得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
步骤(4)中，无机盐为KCl。
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为4:1，在气氛保护下以3℃/min的升温速率在500℃下保温1h，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；
步骤(5)中，所用气氛为氢气、氩气、氮气或者氢氩混合气。
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
实施例4
一种二硫化锡钴(Co3Sn2S2)纳米颗粒的制备方法如下：
(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，水溶性钴盐与水溶性锡盐的摩尔比为3:1；混合溶液A中，钴离子的摩尔浓度为0.1mol/L；按去离子水质量的2wt％向混合溶液A中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮，再按去离子水质量的30wt％加入无水乙醇后磁力搅拌60min混匀，得到混合溶液B；
步骤(1)中，所述可溶性钴盐可为CoSO4·7H2O，可溶性锡盐为SnCl4。
(2)在温度范围为50℃内，按水溶性钴盐与碱摩尔比为1:10向混合溶液B中滴加3mol/L的碱溶液；其中，碱溶液分两次添加，先滴加1/3体积的碱溶液，滴加完成后反应1h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加入剩下2/3体积的碱溶液，全部滴完后再充分反应2h得到混合溶液C，混合溶液C的pH值的范围保持在11；
步骤(2)中，碱溶液中的碱为NaOH。
(3)将步骤(2)中的混合溶液C进行抽滤，再用去离子水、乙醇或丙酮反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将CoSn(OH)6沉淀置于干燥装置中80℃条件下干燥24h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与3倍模板质量的无机盐颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在100℃环境下持续搅拌直至干燥，得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
步骤(4)中，无机盐为NaCl。
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为3:2，在气氛保护下以8℃/min的升温速率在750℃下保温3h，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；
步骤(5)中，所用气氛为氢气、氩气、氮气或者氢氩混合气。
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
实施例5
一种二硫化锡钴(Co3Sn2S2)纳米颗粒的制备方法如下：
(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，水溶性钴盐与水溶性锡盐的摩尔比为2:1；混合溶液A中，钴离子的摩尔浓度为0.08mol/L；按去离子水质量的1wt％向混合溶液A中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮，再按去离子水质量的20wt％加入无水乙醇后磁力搅拌40min混匀，得到混合溶液B；
步骤(1)中，所述可溶性钴盐可为CoCl2·6H2O，可溶性锡盐为SnCl4。
(2)在温度范围为40℃内，按水溶性钴盐与碱摩尔比为1:8向混合溶液B中滴加2mol/L的碱溶液；其中，碱溶液分两次添加，先滴加1/3体积的碱溶液，滴加完成后反应0.7h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加入剩下2/3体积的碱溶液，全部滴完后再充分反应1.5h得到混合溶液C，混合溶液C的pH值的范围保持在10；
步骤(2)中，碱溶液中的碱为NaOH。
(3)将步骤(2)中的混合溶液C进行抽滤，再用去离子水、乙醇或丙酮反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将CoSn(OH)6沉淀置于干燥装置中70℃条件下干燥18h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与2倍模板质量的无机盐颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在80℃环境下持续搅拌直至干燥，得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
步骤(4)中，无机盐为NaCl。
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为5:2，在气氛保护下以5℃/min的升温速率在600℃下保温2h，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；
步骤(5)中，所用气氛为氢气、氩气、氮气或者氢氩混合气。
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。

Claims (6)

1.一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水溶性钴盐和水溶性锡盐溶于去离子水中得到混合溶液A，水溶性钴盐与水溶性锡盐的摩尔比为1:1～3:1；混合溶液A中，钴离子的摩尔浓度为0.05～0.1mol/L；按去离子水质量的0.5～2wt％向混合溶液A中加入柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮，再按去离子水质量的10～30wt％加入无水乙醇后磁力搅拌20～60min混匀，得到混合溶液B；
(2)在温度范围为0～50℃内，按水溶性钴盐与碱摩尔比为1:6～1:10向混合溶液B中滴加1～3mol/L的碱溶液；其中，碱溶液分两次添加，先滴加1/3体积的碱溶液，滴加完成后反应0.5～1h使CoSn(OH)6发生预形核，再逐滴加入剩下2/3体积的碱溶液，全部滴完后再充分反应1～2h得到混合溶液C，混合溶液C的pH值的范围保持在10～11；
(3)将步骤(2)中的混合溶液C进行抽滤，再用去离子水、乙醇或丙酮反复洗涤去除可溶性离子杂质后得到纯净的CoSn(OH)6沉淀，将CoSn(OH)6沉淀置于干燥装置中60～80℃条件下干燥12～24h得到纳米CoSn(OH)6模板；
(4)将步骤(3)得到的CoSn(OH)6模板与1～3倍模板质量的无机盐颗粒混合后加入刚好没过模板的去离子水将无机盐颗粒溶解，在50～100℃环境下持续搅拌直至干燥，得到无机盐和CoSn(OH)6的混合物；
步骤(4)中，无机盐为NaCl或KCl；
(5)将步骤(4)得到的无机盐和CoSn(OH)6的混合物和过量硫粉装入瓷舟中，硫和CoSn(OH)6的摩尔比为4:1～3:2，在气氛保护下以3～8℃/min的升温速率在500～750℃下保温1～3h，获得无机盐和Co3Sn2S2的纳米复合物；
(6)用去离子水洗掉步骤(5)纳米材料中的无机盐颗粒，收集产物并置于干燥装置中60℃干燥12h，获得Co3Sn2S2纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述可溶性钴盐为CoCl2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O或CoSO4·7H2O，可溶性锡盐为SnCl4。
3.如权利要求1所述的一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，碱溶液中的碱为NaOH或者KOH。
4.如权利要求1所述的一种二硫化锡钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所用气氛为氢气、氩气、氮气或者氢氩混合气。
5.一种二硫化锡钴纳米颗粒，其特征在于，由权利要求1-4制备方法制备得到，二硫化锡钴纳米颗粒的平均粒径为220nm，尺寸分布为100～500nm。
6.一种二硫化锡钴纳米颗粒的应用，其特征在于，在锂电池装置中使用如权利要求5所述的二硫化锡钴纳米颗粒修饰隔膜作为电池的隔膜，并利用隔膜表面的二硫化锡钴纳米颗粒作为物理或化学吸附介质、以及催化剂或电催化剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114790569B (zh) * 2022-04-22 2023-07-07 福建师范大学 一种制备Se掺杂二维钒基单晶超导材料的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106684363A (zh) * 2017-01-23 2017-05-17 扬州大学 一种锂离子电池负极材料钴掺杂的二硫化锡的合成方法
CN111697213A (zh) * 2020-05-06 2020-09-22 广州大学 一种二硫化钴-二硫化锡复合颗粒及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Mesoporous Single-crystal CoSn(OH)6 Hollow Structures with Multilevel Interiors;Zhiyu Wang等;《SCIENTIFIC REPORTS》;20130306;1-8 *
Photocatalytic CO2 reduction promoted by uniform perovskite hydroxide CoSn(OH)6 nanocubes;Xiahui Lin等;《Applied Catalysis B: Environmental》;20171121;1009-1016 *
SnS2 -CoS2 @C nanocubes as high initial coulombic efficiency and long-life anodes for sodium-ion batteries;Xiaoqin Liu等;《Electrochimica Acta》;20210508;138525 *
Ultrathin Nanosheet Assembled Sn0.91Co0.19S2 Nanocages with Exposed (100) Facets for High-Performance Lithium-Ion Batteries;Bing Li等;《Small》;20171204;1702184 *

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