[0036] 下面结合实施例及说明书附图对本发明进行详细说明。
[0037] 实施例1
[0038] 一种三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料,包括以下步骤:
[0039] S1:将钼酸钠溶解于二次蒸馏水中并加入质量浓度36%的盐酸,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中钼酸钠浓度0.2M,HCl浓度0.4M;将混合溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于180℃水热反应12h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,可得纳米带状的三氧化钼前驱体,其SEM图如图1所示,从图中可以看出该方法合成的三氧化钼为纳米带状且结构均一,其XRD图如图5所示,从图中也能看出合成的材料为三氧化钼;
[0040] S2:将S1合成的纳米带状三氧化钼加入到70mL二次蒸馏水中搅拌至溶液均匀,再加入质量浓度36%的盐酸和硫脲,搅拌1h,得混合溶液,其中纳米带状三氧化钼浓度0.04M,HCl浓度0.4M,硫脲浓度0.12M;再将溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于180℃水热反应24小时,冷却后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,可得三维多孔片状的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料,其SEM图如图2所示,能看出为合成材料为三维多孔片状结构,且结构均一。而从TEM图(如图3)中进一步证明了合成的复合材料为多孔片状结构。从HRTEM图(如图4)中能看出合成的复合材料为少层片状的纳米结构。从XRD(如图5)、RS(如图6)、BET(如图7)、XPS(如图8)都分别证明了合成的材料为三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料,且这种三维少层片状结构避免了层与层的堆叠,大大的提高了复合材料的比表面积和活性位点,具有很大储锂性能。
[0041] 三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料作为负极材料在锂离子电池方面的应用:
[0042] 电极材料的制备:工作电极的浆料制备是按照质量比8:1:1混合上述制备的MoO3@MoS2、CNT和PVDF,浆料搅拌12h,即得。涂覆在铜箔上,放入80度的烘箱中干燥12h。用锂片做对电极和参比电极,1.0M的LiPF6溶液混合体积比为1:1的EC:DMC的溶液作为电解质溶液,在氩气保护下将材料在手套箱中组装成纽扣电池。通过电池测试系统LAND CT-4008来测量电池的电化学性能。
[0043] 电池性能的测试:循环伏安图(如图9所示)、阻抗图(如图13所示)的测试通过电化学工作站(CHI760)测得,循环伏安的测量是在扫速为0.001mV/s的条件下测得,通过循环伏安图(图9)中可以看出电池的容量很大,且电池很稳定。通过交流阻抗图谱(图13)可以看出三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料的阻抗比前驱体三氧化钼小,导电性能得到提升。而通过电池测试系统测得的电池的电压-电容曲线(如图10所示)、循环性能图(如图11所示)、倍率性能图(如图12所示)。通过循环性能图(图11)可以看出电池在电流密度为0.2A/g循环125圈后容量还能保持1000.3mAh/g,远高于商业电池的容量(373mAh/g),且库伦效率保持为97.96%,充分反映了MoO3@MoS2纳米复合材料的结构稳定性和优异的储锂性能。从倍率性能图(图12)中可以看出在大倍率电流密度(1A/g)下充放电时,电池容量依然有430mAh/g,且当电流密度再次返回到0.1A/g时,电池容量可回到789mAh/g,可以看出三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料具有结构稳定,性能优异的电化学储能性质。图14为电池测试后的电极图片,图中a、b、c对应的材料是MoO3,d、e、f)对应材料的是MoO3@MoS2,g、h、i对应的材料是MoS2,通过图片中的SEM图可以看出该复合材料MoO3@MoS2的结构稳定性,从而也反映出材料的低电阻和较高的导电性,进一步说明了合成的三维多孔片状的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料优异的电化学性能。
[0044] 实施例2
[0045] 一种三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0046] S1:将钼酸钠溶解于二次蒸馏水中并加入质量浓度36%的盐酸,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中钼酸钠浓度0.2M,HCl浓度0.4M;将所得混合溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于180℃水热反应12h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,即可得到纳米带状的三氧化钼前驱体。
[0047] S2:将S1合成的纳米带状三氧化钼加入到70mL二次蒸馏水中搅拌至溶液均匀,再加入质量浓度36%的盐酸和硫脲,搅拌1h,得混合溶液,其中纳米带状三氧化钼浓度0.04M,HCl浓度0.4M,硫脲浓度0.08M;再将溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于180℃水热反应24小时,冷却后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,即可得到三维多孔片状的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料(MoO3@MoS2)。
[0048] 实施例3
[0049] 一种三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0050] S1:将钼酸钠溶解于二次蒸馏水中并加入质量浓度36%的盐酸,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中钼酸钠浓度0.2M,HCl浓度0.4M;将混合溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于180℃水热反应12h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,即可得到纳米带状的三氧化钼前驱体。
[0051] S2:将S1合成的纳米带状三氧化钼加入到70mL二次蒸馏水中搅拌至溶液均匀,再加入质量浓度36%的盐酸和硫脲,搅拌1h,得混合溶液,其中纳米带状三氧化钼浓度0.04M,HCl浓度0.4M,硫脲浓度0.12M;再将溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于200℃水热反应24小时,冷却后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,即可得到三维多孔片状的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料(MoO3@MoS2)。
[0052] 实施例4
[0053] 一种三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0054] S1:将钼酸钠溶解于二次蒸馏水中并加入质量浓度36%的盐酸,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中钼酸钠浓度0.2M,HCl浓度0.4M;将混合溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于180℃水热反应12h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,即可得到纳米带状的三氧化钼前驱体。
[0055] S2:将S1合成的纳米带状三氧化钼加入到70mL二次蒸馏水中搅拌至溶液均匀,再加入质量浓度36%的盐酸和硫脲,搅拌1h,得混合溶液,其中纳米带状三氧化钼浓度0.04M,HCl浓度0.4M,硫脲浓度0.16M;再将溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于180℃水热反应24小时,冷却后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,即可得到三维多孔片状的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料(MoO3@MoS2)。
[0056] 实施例5
[0057] 一种三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0058] S1:将钼酸钠溶解于二次蒸馏水中并加入质量浓度36%的盐酸,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中钼酸钠浓度0.2M,HCl浓度0.4M;将混合溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于180℃水热反应12h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,然后用水和乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,可得纳米带状的三氧化钼前驱体。
[0059] S2:将S1合成的纳米带状三氧化钼加入到70mL二次蒸馏水中搅拌至溶液均匀,再加入质量浓度36%的盐酸和硫脲,搅拌1h,得混合溶液,其中纳米带状三氧化钼浓度0.04M,HCl浓度0.4M,硫脲浓度0.16M;再将溶液转移至100mL不锈钢聚四氟乙烯高温反应釜中,于200℃水热反应24小时,冷却后,通过离心收集产物,然后用水和无水乙醇分别洗涤3-5次,再将产物放入到60℃的真空干燥箱中干燥12h,可得三维多孔片状的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料(MoO3@MoS2)。
[0060] 上述参照实施例对一种刻蚀法制备的三氧化钼@二硫化钼核壳异质结构的纳米复合材料的制备方法及其在锂离子电池上的应用进行了详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。