一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法与流程

文档序号:12725872阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料以非石墨化碳作为导电改性相、聚吡咯作为包覆相,以此增强该复合材料的充放电循环性能,该制备方法选用模板法制备的管状聚吡咯、五水合硫代硫酸钠、浓盐酸和吡咯单体作为出发物质,采用热处理、原位沉淀法、原位化学氧化聚合法合成后,经离心分离、洗涤、干燥及热处理得到非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料,具体制备步骤如下:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将1.0-3.0克六水合三氯化铁加入到50-150毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌5-30分钟;然后滴加0.1-0.7克精馏过的吡咯单体,常温下反应6-24小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中700-950摄氏度下进行热处理2-6小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.1-0.5克加入到100-600毫升的去离子水中进行超声10-60分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠5-10克,用移液枪逐滴加入浓盐酸3-10毫升,室温下搅拌反应6-24小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入1-5克对甲基苯磺酸钠,在混合液中加入0.1-0.5克吡咯单体;然后将1-5克三氯化铁溶于10-50毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,0-10摄氏度环境下反应6-24小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于150-300摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,热处理3-6小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将1.01克六水合三氯化铁加入到50毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌5分钟;然后滴加0.1克精馏过的吡咯单体,常温下反应6小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中700摄氏度下进行热处理2小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.1克加入到100毫升的去离子水中进行超声10分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠5.12克,用移液枪逐滴加入浓盐酸3毫升,室温下搅拌反应6小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入1.31克对甲基苯磺酸钠,在混合液中加入0.1克吡咯单体;然后将1.12克三氯化铁溶于10毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,1摄氏度环境下反应6小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于150摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,热处理4小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将2.03克六水合三氯化铁加入到150毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌15分钟;然后滴加0.5克精馏过的吡咯单体,常温下反应24小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中900摄氏度下进行热处理5小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.3克加入到450毫升的去离子水中进行超声30分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠9.93克,用移液枪逐滴加入浓盐酸8毫升,室温下搅拌反应24小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入2.62克对甲基苯磺酸钠,混合液中加入0.3克吡咯单体;然后将3.63克三氯化铁溶于30毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,0摄氏度环境下反应24小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于155摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,分别进行热处理3小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

4.根据权利要求1所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将1.21克六水合三氯化铁加入到75毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌8分钟;然后滴加0.3克精馏过的吡咯单体,常温下反应12小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中750摄氏度下进行热处理3小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.15克加入到200毫升的去离子水中进行超声20分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠6.30克,用移液枪逐滴加入浓盐酸4毫升,室温下搅拌反应8小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入3.30克对甲基苯磺酸钠,混合液中加入0.18克吡咯单体;然后将1.50克三氯化铁溶于20毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,5摄氏度环境下反应8小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于180摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,分别进行热处理5小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

5.根据权利要求1所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将1.5克六水合三氯化铁加入到100毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌10分钟;然后滴加0.4克精馏过的吡咯单体,常温下反应10小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中800摄氏度下进行热处理4小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.2克加入到250毫升的去离子水中进行超声25分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠7.0克,用移液枪逐滴加入浓盐酸5毫升,室温下搅拌反应10小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入3.0克对甲基苯磺酸钠,混合液中加入0.2克吡咯单体;然后将2.20克三氯化铁溶于25毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,3摄氏度环境下反应10小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于200摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,分别进行热处理6小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

6.根据权利要求1所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将2.5克六水合三氯化铁加入到125毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌20分钟;然后滴加0.6克精馏过的吡咯单体,常温下反应16小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中850摄氏度下进行热处理6小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.4克加入到500毫升的去离子水中进行超声40分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠8.20克,用移液枪逐滴加入浓盐酸6毫升,室温下搅拌反应12小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入4.25克对甲基苯磺酸钠,混合液中加入0.4克吡咯单体;然后将4.3克三氯化铁溶于40毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,8摄氏度环境下反应12小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于250摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,分别进行热处理4.5小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

7.根据权利要求1所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

(1)采用模板法制备管状聚吡咯:将3.0克六水合三氯化铁加入到130毫升的甲基橙溶液中,常温下搅拌30分钟;然后滴加0.7克精馏过的吡咯单体,常温下反应20小时,得到管状聚吡咯;

(2)将步骤(1)得到的管状聚吡咯置于氩气保护的管式炉中950摄氏度下进行热处理6小时,得到非石墨化碳;

(3)将步骤(2)得到的非石墨化碳0.5克加入到600毫升的去离子水中进行超声60分钟,待分散均匀后加入五水合硫代硫酸钠10克,用移液枪逐滴加入浓盐酸10毫升,室温下搅拌反应20小时;然后将反应后的混合液置于冰水浴中,持续搅拌反应,加入5克对甲基苯磺酸钠,混合液中加入0.5克吡咯单体;然后将5克三氯化铁溶于50毫升去离子水中,配置三氯化铁溶液,向所制备的混合液中缓慢滴加三氯化铁溶液,10摄氏度环境下反应20小时;所制备的黑色沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后即得到三元复合材料;

(4)将步骤(3)得到的三元复合材料置于300摄氏度氩气保护下的密封管式炉中,分别进行热处理5.5小时,得到最终的非石墨化碳/硫/聚吡咯复合材料。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

步骤(1)中所述的六水合三氯化铁用过硫酸铵、过氧化氢和重铬酸盐中的一种替代,其原料物质的量不变。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种非石墨化碳和聚吡咯协同包覆硫的制备方法,其特征在于:

步骤(3)中所述的浓盐酸用磷酸或硫酸替代,其原料物质的量不变。

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