低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110790262A(43)申请公布日2020.02.14(21)申请号201911053456.3(22)申请日2019.10.31(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人黄维艾伟刘磊杜洪方(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.C01B32/184(2017.01)C01B32/194(2017.01)B82Y30/00(2011.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法：将氧化石墨烯均匀分散于去离子水中，将硫氰酸钾溶解于去离子水中，将上述分散液和盐溶液均匀混合，干燥得到复合物。后将复合物置于充满惰性气体的管式炉中充分反应，反应结束后，将反应产物用大量去离子水洗涤，干燥后得到氮硫双掺杂石墨烯负极材料。与现有技术相比，本发明采用廉价易得的工业品为原料，避免使用高温煅烧，具有合成工艺简单、可控性强、成本低廉、原料广泛及批量化制备等特征。制备的氮硫双掺杂石墨烯作为锂离子电池负极材料，具有容量高、循环稳定性好等优势。CN110790262ACN110790262A权利要求书1/1页1.一种低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在室温下将氧化石墨烯分散溶解于去离子水中形成分散液，将含有硫源或氮源的盐按质量比1︰5～50溶解于去离子水中得到盐溶液；步骤2：将盐溶液加入到氧化石墨烯的分散液中，在室温下搅拌，混合均匀后在50～150℃下干燥，得到复合物；步骤3：将复合物转移到充满惰性气体的管式炉之中，以2～15℃/min的升温速率加热至150～500℃，保温时间为1～24h，得到产物，待产物随炉体冷却至室温后取出；反应在密封条件下完成；步骤4：将所得产物用去离子水洗涤、过滤、干燥后得到用于锂离子电池负极材料的氮硫双掺杂石墨烯。2.根据权利要求1所述低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯包括：市面购买所得氧化石墨烯、电或化学氧化或剥离所得石墨烯。3.根据权利要求1所述低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于：所述含有氮源、硫源的盐包括但不限于：硫脲、硫氰酸铵、硫氰酸钾、半胱氨酸、甲硫氨酸或硫代乙酰胺。2CN110790262A说明书1/4页低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种低温熔盐法制备氮硫双掺杂石墨烯负极材料的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命好、环境友好等优势，是目前可携带电子设备的主要供能电源。随着电动汽车和集成存储电网规模的不断扩大，对锂离子电池的储能效率提出了更高的要求。目前，商业化锂离子电池主要采用石墨类负极材料，包括天然石墨和人造石墨等，其理论比容量为372mAh/g。[0003]石墨类碳材料因其价格低廉、原料在自然界广泛存在、电化学性能稳定、便于对其进行各种功能化处理、且能适用于各种锂电池等特征，而成为良好的锂离子电池负极材料。然而，石墨类负极材料也存在倍率性能差、可逆放电容量小和比容量不足等问题。围绕这些问题，研究者们设想对石墨表面进行适当的后处理，以改善其综合化学性能。[0004]目前，后处理主要集中在以下几个方面：第一，对石墨负极材料进行表面包覆，包括有机包覆和无极包覆，制备核壳结构复合材料，降低首次不可逆容量，提高电化学性能；第二，对石墨负极材料进行杂原子掺杂，掺杂的元素既可以促进石墨类材料的电化学性能，又能提高其导电性；第三，对石墨类碳材料进行适度的氧化还原处理，消除其表面的缺陷结构，从而提高其电化学性能。[0005]氮是自然界最丰富的元素，在元素周期表中，由于和碳元素相邻而容易形成氮掺杂碳材料。同样，硫元素作为近代化学工业和现代化学工业最重要的元素之一，在自然界中也具有较广的分布，可广泛用于碳材料的表面改性。原位掺杂法和后处理法是目前制备氮硫双掺杂石墨烯最常见的方法。然而，原位掺杂法面临操作复杂、耗时、产率低且高成本的问题；而后处理法则难以克服石墨烯片层聚集的弊病。WeiAi,TingYu*,et.al,Adv.Mater.2014,26,6186-6192提到了一种高温热解制备氮硫共掺杂石墨烯负极材料的方法。此法制备的负极材料具有出色的循环稳定性和倍率性能，但也存在着耗时和产率低等问题。因此，急需一种操作简单、过程环保、成本低廉的掺杂方法