水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115986084A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310012819.9(22)申请日2023.01.05(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市大学路1号(72)发明人尹青隋艳伟苗屹冬杨姝涵宋挚豪李泳志赵丹阳(74)专利代理机构西安瀚汇专利代理事务所(普通合伙)61279专利代理师章冬霞(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/48(2010.01)H01M10/05(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料及其应用(57)摘要本申请涉及电化学技术领域，公开了一种水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，通过自上而下的剥层策略可控制备超薄水滑石与层状硫化物纳米片，进一步以静电相互作用为驱动力，实现对剥层后的两种类二维纳米片的自组装，制备有序堆叠的水滑石/过渡族金属硫化物异质结功能电极材料，能够作为氯离子电池正极材料，具有优越的阴离子可逆存储特性，是对高性能氯离子电池正极材料的结构设计和性能调控的有益探索。CN115986084ACN115986084A权利要求书1/1页1.水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：1)将可溶性金属盐M1和可溶性金属盐M2溶解于去离子水中配成混合盐溶液，所述可溶性金属盐M1中的金属包括Ni、Co、Mg或Zn，可溶性金属盐M2中的金属包括Fe、V、Al、Mn、Co或Ti；将氢氧化钠溶解于去CO2去离子水中，与混合盐溶液混合搅拌，调节溶液pH至8～10，进行水热反应，反应结束后用去离子水洗涤至中性，得到阴离子插层的水滑石纳米片；2)将步骤1)得到的水滑石纳米片与甲酰胺混合，静置后得到含有水滑石纳米片的上清液；将过渡族金属硫化物M3与N‑甲基吡咯烷酮混合，所述过渡族金属硫化物M3包括VS2、FeS2、MoS2或TiS2，离心后得到含有过渡族金属硫化物M3纳米片的上清液；3)将步骤2)中得到的含有水滑石纳米片的上清液与含有过渡族金属硫化物M3纳米片的上清液分别共同缓慢滴入M4溶液中进行混合，期间全程搅拌并通入惰性气体，全部滴入后继续搅拌；所述的M4溶液为氯化钠溶液；将所得混合溶液抽滤并使用去碳去离子水和乙醇反复清洗，冷冻干燥后得到水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料。2.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，所述步骤1)中，所述可溶性金属盐M1的浓度为0.001～1mol/L，所述可溶性金属盐M1和可溶性金属盐M2的摩尔浓度比为1:10～10:1。3.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，所述步骤1)中，反应温度为60℃～130℃，反应时间为6～12小时。4.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，步骤2)中，所述水滑石纳米片在甲酰胺中的浓度为1～2mg/mL。5.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，步骤2)中，所述过渡族金属硫化物M3在N‑甲基吡咯烷酮中的浓度为1～5mg/mL。6.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，步骤2)中，水滑石纳米片与甲酰胺混合后，连续搅拌24～48h；冰浴条件下超声处理时间为6～12h。7.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，步骤3)中，所述含有水滑石纳米片的上清液中水滑石纳米片浓度为0.5～5mg/mL，含有过渡族金属硫化物M3纳米片的上清液中过渡族金属硫化物M3纳米片浓度为0.5～5mg/mL。8.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，步骤3)中，所述含有水滑石纳米片的上清液与含有过渡族金属硫化物M3纳米片的上清液体积比为1:10～10:1；所述的M4溶液为2～10mol/L的氯化钠溶液，所述M4溶液与含有水滑石纳米片的上清液和含有过渡族金属硫化物M3纳米片的上清液两种上清液总体积的体积比为1:10～1:1。9.根据权利要求1所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料，其特征在于，步骤3)中，所述含有水滑石纳米片的上清液与含有过渡族金属硫化物M3纳米片的上清液滴入M4溶液中所用时间为2～8h；全部滴入后继续搅拌2～3h。10.根据权利要求1～9任一项所述的水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料能够用于氯离子电池的正极材料。2CN115986084A说明书1/4页水滑石/过渡族金属硫化物异质结复合电极材料及其应用技术领域[