一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料、制备方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115974008A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310116272.7(22)申请日2023.02.15(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市长春高新技术产业开发区前进大街2699号(72)发明人施展解明钢李春光娄悦(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201专利代理师刘世纯王恩远(51)Int.Cl.C01B19/00(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料、制备方法及其应用(57)摘要一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料、制备方法及其应用，属于钠离子电池负极材料技术领域。本发明首先是制备纳米粒子Bi2Se3，制备硒化铋诱导金属盐与2‑甲基咪唑化合物络合产物后进行表面酚醛树脂聚合，最后通过硒粉进行高温硒化和碳化，从而得到基于硒化铋的双硒化物异质结构材料，该材料纳米粒径尺寸较小，可以在电极中分布的更为均匀，利于降低局部极化；该材料具有低的传荷阻抗，利于电子在电极中进行传递，赋予电池超高倍率的充放电能力；该材料具有多层缓冲层和异质结协同作用，有限缓解了反应过程中的体积膨胀，显著提高了循环寿命；这些特点共同促使该材料具有优异的储钠性质，从而应用于钠离子电池负极材料。CN115974008ACN115974008A权利要求书1/1页1.一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料的制备方法，其步骤如下：(1)纳米粒子Bi2Se3的制备：将0.232～0.928g五水合硝酸铋、0.48～1.92g聚乙烯吡咯烷酮、0.187～0.748g亚硒酸钠和62.4～249.6mL乙二醇混合后超声10～30min，再在20～30℃下搅拌10～30min；然后在氩气吹扫、600～800r/min下搅拌下升温到175～180℃，维持该温度状态加入水合肼质量分数为5～10％的乙二醇溶液11.2～44.8mL，继续反应3～10min后冷却至室温；离心收集终产物，并用无水乙醇和丙酮洗涤，在60～80℃下干燥得到Bi2Se3纳米粒子；(2)硒化铋诱导金属盐与2‑甲基咪唑化合物络合产物的制备：将步骤(1)制备的15～30mgBi2Se3纳米粒子、1.48～5.2g金属盐分散在100～500mL甲醇中，再将0.41～1.9g的2‑甲基咪唑溶解于100～500mL无水甲醇中；然后将所得的两种溶液混合，在20～30℃下搅拌12～24h；离心收集终产物，并用无水乙醇洗涤，在60～80℃下干燥得到硒化铋诱导金属盐与2‑甲基咪唑化合物络合产物；(3)对步骤(2)得到的硒化铋诱导金属盐与2‑甲基咪唑化合物络合产物进行表面酚醛树脂聚合：将步骤(2)得到的产物100～200mg超声分散在14～28mL水和6～12mL乙醇的混合溶剂中，加入230～460mg表面活性剂、35～70mg酚类单体和0.1～0.2mL、质量分数为25～32％的浓氨水，20～30℃下搅拌30～60min，再加入60～120μL醛类溶液继续搅拌8～14h；离心收集终产物，并用无水乙醇和水洗涤，在60～80℃下干燥得到具有酚醛树脂外壳的硒化铋诱导金属盐与2‑甲基咪唑化合物络合产物；(4)基于硒化铋的双硒化物异质结构材料的制备：将步骤(3)得到的具有酚醛树脂外壳的硒化铋诱导金属盐与2‑甲基咪唑化合物络合产物在氩气保护氛围下，与2～3倍质量的硒粉在550～650℃下进行高温硒化和碳化1.5～2.5h，然后再在350～450℃下保持4～6h，冷却至室温后得到本发明所述的基于硒化铋的双硒化物异质结构材料。2.如权利要求1所述的一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料的制备方法，其特征在于：金属盐物为六水合硝酸钴、四水合乙酸钴、六水合硝酸锌或二水合乙酸锌中的一种，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，酚类单体为间苯二酚，醛类溶液为甲醛溶液。3.一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料，其特征在于：是由权利要求1或2所述的方法制备得到。4.权利要求3所述的一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料在钠离子电池负极材料中应用。2CN115974008A说明书1/4页一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料、制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于钠离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种基于硒化铋的双硒化物异质结构材料、制备方法及其应用。背景技术[0002]拓扑绝缘体作为拓扑非平庸态的一种新的物态于2005年首次被提出，在凝聚态物理、材料科学等方向引起了人们的广泛关注。与普通绝缘体的不同之处是，拓扑绝缘体拥有拓扑保护且无能隙的边界或表面态，这种表面态是受时间反演对称性所保护的、自旋分辨的电子态。物理