技术特征：
1.一种均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料，其特征在于：所述硫正极宿主材料包括自支撑纺丝碳纳米纤维，以及均匀分布于自支撑纺丝碳纳米纤维的负载镍的氮掺杂碳量子点；所述负载镍的氮掺杂碳量子点中，镍与氮掺杂碳量子点之间存在ni
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n键。2.根据权利要求1所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料，其特征在于：所述负载镍的氮掺杂碳量子点与自支撑纺丝碳纳米纤维的质量比为0.1
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1:1.2。3.根据权利要求1所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料，其特征在于：所述负载镍的氮掺杂碳量子点中，镍与氮掺杂碳量子点的质量比为1:1
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5。4.根据权利要求1所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料，其特征在于：所述负载镍的氮掺杂碳量子点的尺寸<20nm；所述氮掺杂碳量子点至少包含n、c、o元素。5.一种如权利要求1
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4中任一项所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)氮掺杂碳量子点的制备以柠檬酸为碳源、乙二胺为氮源，采用水热法制备氮掺杂碳量子点；(2)负载镍的氮掺杂碳量子点的制备将氮掺杂碳量子点、可溶性镍盐溶于水中，采用水热法制备负载镍的氮掺杂碳量子点；(3)自支撑纺丝硫正极宿主材料的制备将负载镍的氮掺杂碳量子点、聚乙烯吡咯烷酮与溶剂共混制备纺丝液，之后采用静电纺丝技术制备复合纳米纤维；将复合纳米纤维压片进行预氧化稳定处理，之后进行热处理，即得。6.根据权利要求5所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，采用自下而上的水热法制备氮掺杂碳量子点，所述水热法的反应温度为180
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220℃，水热时间为3
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8h；优选地，反应温度为200℃，水热时间为5h；和/或，所述柠檬酸与乙二胺的质量比为2
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4:1，优选地，质量比为3.2:1。7.根据权利要求5所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氮掺杂碳量子点与可溶性镍盐的质量比为1
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5:1；优选地，质量比为3:1；和/或，所述可溶性镍盐为氯化镍、硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍中的一种或多种，优选为氯化镍；和/或，所述水热法的反应温度为180
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220℃，水热时间为5
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10h；优选地，反应温度为200℃，水热时间为8h。8.根据权利要求5所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述负载镍的氮掺杂碳量子点与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.1
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1:1.2；优选地，质量比为1:2.4；和/或，所述溶剂为无水乙醇和水的混合溶液，所述纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.1
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0.2g/ml；优选地，浓度为0.12g/ml；和/或，所述采用静电纺丝技术制备复合纳米纤维的技术参数为：环境湿度35
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45％，温度约30
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40℃；电压10
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20kv，推速0.5
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1.0ml/h，接收距离10
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20cm，接收转速20
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40rpm；优选地，所述技术参数为：环境湿度约40％，温度约35℃；电压16kv，推速0.8ml/h，接收距离15cm，接收转速30rpm；和/或，所述预氧化稳定处理为：空气气氛下，由室温以0.5
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2℃/min的升温速率升至130
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170℃，保持2
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4h；之后以0.5
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2℃/min的升温速率升至200
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300℃，保持20
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50min；优选地，
空气气氛下，由室温以1℃/min的升温速率升至150℃，保持3h；之后以1℃/min的升温速率升至250℃，保持30min；和/或，所述热处理为：在ar气氛保护下，以3
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10℃/min的升温速率升至600
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750℃，保持2
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5h；优选地，在ar气氛保护下，以5℃/min的升温速率升至700℃，保持3h。9.一种如权利要求1
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4中任一项所述的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料，或者如权利要求5
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8中任一项所述的制备方法制备得到的均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料在制备锂硫电池中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述锂硫电池在制备时，先将硫与所述均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料复合，再组装成锂硫电池。
技术总结
本发明属于锂硫电池正极宿主材料制备技术领域，具体公开了一种均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料、制备方法及其应用。本发明基于碳量子点的限域作用提供了一种均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料，综合了小尺寸高效催化剂与易浸润自支撑结构的优势，所得材料具有以下优点：碳量子点限域的小尺寸催化剂均匀稳定分布于碳纤维中，可高效催化多硫化物转化，有效缓解穿梭效应并提高循环稳定性；材料易浸润，适用于超高载硫且贫电解液的条件，并在苛刻条件下表现出优异的容量性能和库伦效率。本发明将Ni@NCDs与静电纺丝技术相结合，合成工艺步骤少，操作简单，性价比高，能够有效提升贫电解液条件下LSBs的性能。LSBs的性能。LSBs的性能。
技术研发人员：郭峻岭 裴华宇 杨泉 赵思元
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2021/12/23