一种铁镍硫化物纳米材料及其制备方法和应用.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CN110224126A(43)申请公布日2019.09.10(21)申请号201910514823.9B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2019.06.14(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央大学园区(72)发明人曹丽云王蓉黄剑锋李嘉胤许占位郭鹏辉郭玲罗晓敏(74)专利代理机构西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙)61249代理人强宏超(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/054(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种铁镍硫化物纳米材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开一种铁镍硫化物纳米材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：1)按质量比1:1:1:(1～7)取草酸高铁铵、硝酸镍、甲基咪唑和尿素，混合研磨后得到混合物A；2)将混合物A装入均相反应仪中水热反应蒸干收集，得到产物B；3)将产物B在低温管式炉内热处理得到产物C；4)将产物C与硫代乙酰胺混合研磨后得到混合物D；5)将混合物D在低温管式炉内热处理即得到铁镍硫化物纳米材料；本发明所制备的双金属铁镍硫化物，在金属共催化作用下生长出碳纳米管，碳纳米管可显著提升该材料在充放电过程中的导电性，而且提高了材料的结构稳定性，具有极高的钠离子存储性能，充放电容量高且倍率性能佳。CN110224126ACN110224126A权利要求书1/1页1.一种铁镍硫化物纳米材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)按质量比1:1:1:(1～7)取草酸高铁铵、硝酸镍、甲基咪唑和尿素，混合研磨后得到混合物A；2)将混合物A加入聚四氟乙烯内衬中，加入去离子水，将内衬装入水热外釜固定密封后装入均相反应仪中在100～250℃反应2h～12h，蒸干收集，得到产物B；3)将产物B在低温管式炉内热处理，以2～20℃/min升温至500～1200℃保温1h～5h，冷却后取出，得到产物C；4)将产物C与硫代乙酰胺按质量比1:(5～10)混合研磨后得到混合物D；5)将混合物D在低温管式炉内热处理，以5～10℃/min升温至300～600℃保温30min～1h，冷却后取出，即得到铁镍硫化物纳米材料。2.如权利要求1所述的铁镍硫化物纳米材料制备方法，其特征在于：所述步骤2)中加入去离子水体积为20～50ml。3.一种根据权利要求1或2方法制备的铁镍硫化物纳米材料。4.一种如权利要求3所述的铁镍硫化物纳米材料，作为钠离子电池负极材料的应用。2CN110224126A说明书1/3页一种铁镍硫化物纳米材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于复合材料合成领域，涉及一种铁镍硫化物纳米材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]近年来，随着电子设备的迅速发展，研究高能量效率、资源储量丰富及环境友好的储能材料是人类社会未来实现可持续性发展的必要条件。市场的需求非常大，如果仅靠能量密度、充放电速率来测量和评价电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能量消耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标，见文献[1][2]。FeS作为钠离子电池的电极，具有纳米尺度结构的材料可以减少电子的传输长度，缩短离子的扩散路径，并且减轻由于重复的成膜/退化过程中产生的大的体积波动而引起的机械应力。然而，FeS导电性不高、与有机电解液的界面相容性差、电极材料微观尺寸大、有效充放电活性点利用率低的不足极大地阻碍了其电化学储钠的能力。同时，由于FeS电阻率较大，放电时电压下降较快，尤其在电池大电流放电时会产生严重的极化现象，大大缩短电池的工作寿命，见文献[3]。因此，提升FeS作为负极材料在钠离子电池中的循环容量和可持续性，是目前有待深入研究的方向。[0003][1]a)X.H.Cao，C.L.Tan，X.Zhang，W.Zhao，H.Zhang，Adv.Mater.2016，28，6167；b)M.D.Slater，D.H.Kim，E.J.Lee，C.S.Johnson，Adv.Funct.Mater.2013，23，947.[0004][2]a)D.Kundu，E.Talaie，V.Duffort，L.F.Nazar，Angew.Chem.Int.Ed.2015，54，3431；b)V.Palomares，P.Serras，I.Villaluenga，K.B.Hueso，J.Carretero-González，T.Rojo，EnergyEnviron.Sci.2012，5，5884.[0005][3]a)X.H.Xia，C.R.