一种硫掺杂MXene负极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CN109817921A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910060256.4H01M4/587(2010.01)(22)申请日2019.01.22H01M10/054(2010.01)(71)申请人五邑大学地址529000广东省江门市蓬江区东成村22号(72)发明人张业龙余金龙孙宏阳徐晓丹凡雨渲汪达张弛宋伟东陈梅温锦秀郭月曾庆光彭章泉(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人梁嘉琦(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种硫掺杂MXene负极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种硫掺杂MXene负极材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将硫前驱体材料和MXene分别放置于石英舟内的两侧，然后将石英舟转移至管式炉中，其中所述硫前驱体材料与MXene的质量比为15-25：1，石英舟中放有硫前驱体材料的一侧位于管式炉的上游；(2)通入保护气体，进行热处理反应，冷却至室温后洗涤、真空干燥，即得到硫掺杂MXene负极材料，其中所述热处理反应是先从室温升温至170-600℃，保温1.5-2.5h，再降温至80-120℃，然后保温1.5-2.5h。本发明制备的硫掺杂的MXene负极材料比表面积大，展现出良好的导电性，提高了钾离子电池的比容量、循环稳定性能，硫元素掺杂量可控，适合大规模应用。CN109817921ACN109817921A权利要求书1/1页1.一种硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫前驱体材料和MXene分别放置于石英舟内的两侧，然后将石英舟转移至管式炉中，其中所述硫前驱体材料与MXene的质量比为15-25：1，石英舟中放有硫前驱体材料的一侧位于管式炉的上游；(2)通入保护气体，进行热处理反应，冷却至室温后洗涤、真空干燥，即得到硫掺杂MXene负极材料，其中所述热处理反应是先从室温升温至170-600℃，保温1.5-2.5h，再降温至80-120℃，然后保温1.5-2.5h。2.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，所述硫前驱体材料为2-苯乙硫醇、苯硫醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，所述MXene为Ti2NTx、Mo2NTx、V2NTx、Ti2CTx、Mo2CTx、V2CTx中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，所述硫掺杂MXene负极材料中硫掺杂量为0.1wt％-25wt％。5.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，所述硫掺杂MXene负极材料中硫掺杂量为3wt％-10wt％。6.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，所述保护气体的流速为140-180ml/min；所述保护气体为Ar。7.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述升温的速率为1.5-5℃/min，所述降温的速率为0.5-4℃/min。8.根据权利要求1所述的硫掺杂MXene负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热处理反应的时间为2-5h。9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的硫掺杂MXene负极材料。10.一种根据权利要求9所述的硫掺杂MXene负极材料的应用，其特征在于，将所述硫掺杂MXene负极材料用于钾离子电池负极。2CN109817921A说明书1/5页一种硫掺杂MXene负极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种硫掺杂MXene负极材料的制备方法及其在钾离子电池中的应用。背景技术[0002]随着现代社会的高速发展，传统能源日益枯竭，寻找新的清洁能源变得更为迫切。锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小等特点成为目前研究最广泛的电池之一。但是，金属锂的大量消耗也开始引起了人们的担忧。因此，寻找一种锂离子电池代替品成为目前的研究重点。[0003]由于钾元素资源丰富，分布均匀、以及成本低的优点，钾离子电池有可能成为在大规模电化学储能领域中广泛应用的电池体系。但是钾离子电池的电化学性能仍然不令人满意。如何提高钾离子电池的比容量，同时兼备优异的循环性能，是目前的技术难点。[0004]MXene材料是一种新型的二维层状材料，由层状化合物MAX材料在氢氟酸溶液中刻蚀处理制得。其中，M为过渡金属元素，A为Ⅲ、Ⅳ主族元素，X为C或N元素。因为具有与石墨烯相似的二维结构而命名为MX