一种双碳层包覆氮掺杂多硫化物的制备方法及应用.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CN113725453A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202110987823.8C01B32/05(2017.01)(22)申请日2021.08.26C01G53/00(2006.01)(71)申请人东北大学秦皇岛分校地址066004河北省秦皇岛市经济技术开发区泰山路143号(72)发明人罗绍华战洋张琳王庆张亚辉闫绳学冯建李鹏伟刘忻(74)专利代理机构无锡睿升知识产权代理事务所(普通合伙)32376代理人姬颖敏(51)Int.Cl.H01M4/90(2006.01)H01M4/88(2006.01)H01M12/08(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图10页(54)发明名称一种双碳层包覆氮掺杂多硫化物的制备方法及应用(57)摘要本发明提供了一种双碳层包覆氮掺杂多硫化物，属于新能源储能材料领域，其晶体形状为立方体，分子式为Fe4.005Ni4.995S8@NDC，在双碳层包覆下，双金属硫化物Fe4.005Ni4.995S8的形状为结构完好的圆形颗粒。本发明制备得到的Fe4.005Ni4.995S8@NDC电化学性能良好、双碳包覆效果显著、结晶性良好并且本征反应活性高；应用于锂空气电池之中拥有较强的循环及倍率性能，且制备方法为一步煅烧，适合大规模生产。CN113725453ACN113725453A权利要求书1/1页1.一种双碳层包覆氮掺杂多硫化物，其特征在于其晶体形状为立方体，分子式为Fe4.005Ni4.995S8@NDC，在双碳层包覆下，双金属硫化物Fe4.005Ni4.995S8的形状为结构完好的圆形颗粒。2.根据权利要求1所述的双碳层包覆氮掺杂多硫化物，其特征在于，制备方法如下：(1)使用共沉淀法合成Ni‑FePBA普鲁士蓝类似物前驱体粉末；(2)将上述前驱体粉末加入到体系为碱性的三羟甲基氨基甲烷中充分混合，随后加入多巴胺盐酸盐，继续搅拌使得碳包覆完成，抽滤收集Ni‑FePBA@PDA产物，称为Ni‑FePBA普鲁士蓝类似物前驱体；(3)将上述碳包覆的Ni‑FePBA普鲁士蓝类似物前驱体作为金属源，取硫粉作为硫源，将二者充分混合后，在惰性气体混合还原气氛下进行煅烧，使得材料硫化且二次碳包覆，得到所述Fe4.005Ni4.995S8@NDC正极材料。3.根据权利要求2所述的双碳层包覆氮掺杂多硫化物，其特征在于，步骤(1)的制备方法具体为：将六水氯化镍3‑8mmol以及柠檬酸钠二水合物4.5‑12mmol溶于150‑250mL去离子水中，得到溶液A；随后，将含有2‑6mmol的K3Fe(CN)6的150‑250mL的水溶液缓慢滴入至溶液A中，并剧烈搅拌3‑10分钟；在室温下陈化20‑48小时后，离心收集Ni‑Fe双金属普鲁士蓝类似物立方体用去离子水和乙醇洗涤3次，最后在60‑80℃的烘箱中保持20‑30小时，得到Ni‑FePBA的前驱体粉末。4.根据权利要求2所述的双碳层包覆氮掺杂多硫化物，其特征在于，步骤(2)的制备方法具体为：取用0.1‑0.2g的Ni‑FePBA普鲁士蓝类似物前驱体粉末，通过超声0.5‑2小时，使其均匀溶解于pH为8‑9的300‑500ml的三羟甲基氨基甲烷溶液中；在搅拌和超声30‑60分钟后，加入40‑120mg的多巴胺盐酸盐，并继续搅拌4‑8小时后抽滤收集Ni‑FePBA@PDA产物。5.根据权利要求2所述的双碳层包覆氮掺杂多硫化物，其特征在于，步骤(3)的制备方法具体为：所述碳包覆的Ni‑FePBA@PDA用量为2g‑3g，所述硫粉用量为8g‑12g，将二者充分混合后放置于密闭的瓷舟之中，然后转移至管式炉中，在惰性气体以及还原气体H2的保护下进行煅烧；煅烧的升温速率为1‑10℃/min，煅烧的停留温度为350‑450℃，保温时间1‑2h；在煅烧前，需要预先向管式炉中通惰性气体以及氢气0.5‑1.5h，初步使管中处于惰性及还原气体环境下，其中氢气的比例为3‑10wt％，所述惰性气体为氩气或氮气。6.权利要求1～5任一项所述的双碳层包覆氮掺杂多硫化物的应用，其特征在于，用于制备锂空气电池的正极材料。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述正极材料的制备方法为：将所述双碳层包覆氮掺杂多硫化物Fe4.005Ni4.995S8@NDC负载于碳纸之上，负载量为0.5‑20.8mg/cm；所述正极材料制备过程中选用的导电剂为乙炔黑，所述Fe4.005Ni4.995S8@NDC与导电剂的质量比为1:1‑1:2，同时加入适量粘结剂。2CN113725453A说明书1/6页一种双碳层包覆氮掺杂多硫化物的制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及新能源储能材料领域，尤其是涉及一种Fe4.005Ni4.99