复合材料的制备方法及其产品和电化学应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学材料技术领域，具体涉及一种C/MoS2复合材料的制备方法及其产品和电化学应用。
【背景技术】
[0002]锂离子电池是新一代的化学电源，与传统的碳性电池，碱性电池和铅酸电池相比，锂离子电池具有明显的优点，例如电压高、比能量高、自放电率低、循环性能好等。而且，作为消费电子市场和新能源汽车领域最好的可移动储能设备，锂离子一直是化学电源研究领域的热点之一，持续吸引着广泛关注和研究开发。目前，用于锂离子电池负极材料的主要有碳材料，金属氧化物，过渡金属硫化物以及它们的参杂或包覆化合物。同时，随着将来电动车和混合电动车大量应用锂离子电池，将需要100-500倍于目前可移动锂电应用的含锂材料。另外，地球上有限的锂源将耗尽，锂的价格也会上升相对于稀缺的锂元素，钠元素含量丰富，可谓取之不尽。因此发展钠离子电池也是一个非常重要的研究工作。
[0003]二硫化钼(MoS2)纳米片由于其独特的二维层状结构和较大的比表面积等原因使得二硫化钼具有较快的电子传递速度和较高的理论比电容，这些优越的性能为二硫化钼成为一种优秀的电极材料提供了必要条件。然而单纯的二硫化钼的导电能力还是低于碳基材料如石墨稀、碳纳米管、碳气凝胶，而且单纯的二硫化钼纳米片易聚集而导致储能容量较低和衰减，因此在其应用过程中受到了限制。最近，技术人员又研究发现当层状的金属硫砸化物的尺寸减小到单层或少层尺度时，受到量子效应的影响，其材料就会具有一些新的物理和化学性能。因此通过纳米技术改变其纳米结构并与导电材料复合是提高材料导电性和增强电化学活性的有效策略。
[0004]目前，二硫化钼与导电材料复合的纳米结构主要有MoS2纳米棒Ocarbon，类石墨稀结构的 MoS2@amorphous carbon，MoS2纳米片 OMWCNT，MoS 2纳米片 Ographene。其中在纳米结构二硫化钼表面包覆无定型碳时，需要在800°C高温条件通有毒气体H2S或危险气体H20碳纳米管与MoSj^复合，二硫化钼并不能均匀长在碳纳米管表面，只是将二硫化钼和碳纳米管相互交错地纠缠在一起，并不能体现出碳纳米管作为基底材料的优异电化学性能。二硫化钼与石墨烯的复合展现出了比较优异的电化学性能，但运用该方法进行大规模生长时，会出现二硫化钼在石墨烯表面生长不均一，并且石墨烯制作成本高。
[0005]有鉴于此，研发出一种工艺简便的，成本低的，电化学性能优异的电极材料是本领域技术人员不断研究探索的课题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一种(:/^052复合材料的制备方法及其产品和电化学应用。由纳米片有序组装的二硫化钼纳米管的原位碳包覆的合成方法制备成C/1必2复合材料，此材料可以很好的应用于电化学材料领域。
[0007]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]—种(:/^032复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下:
[0009]I)按摩尔比范围1:16?1:24将(NH4) 6Μο7024.4H20和S粉均匀分散在体积比为1:1?3:2的辛胺和乙醇的混合溶液中；
[0010]2)将步骤I)所得混合溶液在180°C?240°C恒温条件下进行水热反应23?25h，待混合溶液冷却至20?25°C后过滤得固体产物，用乙醇和去离子水清洗固体产物，将所得产物在60°C?120°C真空条件下干燥8h?24h，即得粉末产品，所述粉末产品为表面包覆辛胺的由纳米片有序组装的MoS2纳米管；
[0011]3)将步骤2)所得粉末产品在氮气保护氛围中以2?10°C /min的速率升温，升至450°C?800°C，恒温Ih?4h，冷却至室温，得到C/MoS2复合材料。
[0012]优选的，步骤I)中所述(順4)307024 *4!120和3粉的摩尔比为1:16，所述辛胺和乙醇的体积比为1:1。
[0013]优选的，步骤2)中所述水热反应时间为24h。
[0014]优选的，步骤2)中将所得产物在100°C真空条件下干燥12h。
[0015]优选的，步骤3)中将所得粉末产品以5°C /min的速率升温，升至800 °C，恒温2h。
[0016]按所述制备方法所得(:/^032复合材料。
[0017]所述(:/^052复合材料作为锂离子电池电极材料的应用。
[0018]所述C/MoS2复合材料作为钠离子电池电极材料的应用。
[0019]本发明的技术方案中，以溶剂辛胺作为碳源原位碳包覆由纳米片有序组装的二硫化钼纳米管，制备过程中，辛胺既作为溶剂，也作为与Mo7O246发生配位作用的表面配位体，步骤2)得到粉末状产品其实质为表面包覆辛胺的由纳米片有序组装的MoS2纳米管，再通过步骤3)的退火处理，表面配位体辛胺发生反应形成无机C，即实现了溶剂热一步反应合成C/MoS2复合材料。
[0020]本发明的有益效果在于:本发明首次以溶剂为碳源原位碳包覆由纳米片有序组装的二硫化钼纳米管。原位碳包覆由纳米片有序组装的二硫化钼纳米管的合成方法操作简便，采用溶剂热方法，一步反应合成，原料为化学性质稳定的(NH4) 6Μο7024.4H20和S粉，方法简单、易操作、成本低、产率高，所获得的产物形貌均一且表面的碳包覆均匀，可大规模生产。本发明将原位碳包覆由纳米片有序组装的二硫化钼纳米管应用于锂离子电池和钠离子电池，表现出了优异的电化学性能，
【附图说明】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0022]图1为(3/]\1032复合材料的场发射扫描电镜图；
[0023]图2中a为C/MoS2复合材料的X射线衍射图谱，b为拉曼光谱图；
[0024]图3表示(:/^052复合材料应用于锂离子电池在100mA/g电流密度下的循环性能图；
[0025]图4表示(:/]?052复合材料应用于钠离子电池在50mA/g恒流下的充放电曲线。【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0027]实施例1
[0028]按如下方法制备(:/^032复合材料:
[0029]I)按摩尔比1:16将(NH4) 6Μο7024.4Η20和S粉均匀分散在体积比为1:1的辛胺和乙醇的混合溶液中；
[0030]2)将步骤I)所得混合溶液在220°C恒温条件下进行水热反应24h，待混合溶液冷却至室温后过滤得固体产物，用乙醇和去离子水清洗固体产物各3次，将所得产物在100°C真空条件下干燥12h即得粉末产品，所述粉末产品为纳米片有序组装的MoS2纳米管；
[0031]3)将步骤2)所得粉末产品以5°C /min的速率升温至800°C，恒温2h，冷却至室温，得到C/MoS2复合材料，即得到原位碳包覆由纳米片有序组装的二硫化钼纳米管。
[0032]实施例2
[0033]按如下方法制备(:/]?032复合材料:
[0034]I)按摩尔比1:20将(NH4) 6Μο7024.4Η20和S粉均匀分散