[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[0022] 实施例1:
[0023] 步骤一:将分析纯的六氯化钨(WCl6)和硫脲(CH4N2S)加入甘油与蒸馏水的混合物中,并不断搅拌,得混合溶液,甘油与蒸馏水的体积比控制在V甘油∶V 蒸馏水=1∶1,控制钨、硫物质的量之比为nW∶nS=2∶3,混合溶液中W6+浓度为0.1mol/L,将混合溶液放入700W的超声波清洗器中超声振荡30min,使得前驱物充分溶解、反应,得溶液A;
[0024] 步骤二:再向溶液A中加入分析纯的羧甲基纤维素钠(CMC)和海藻酸钠的混合物,控制羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的质量比为mCMC∶m海藻酸钠=3∶2,总加入量为wt%(wt%CMC+wt%海藻酸钠)=20%,并不断搅拌使羧甲基纤维素钠和海藻酸钠充分溶解,然后放入700W的超声波清洗器中超声振荡40min,得溶液B;
[0025] 步骤三:将溶液B放入甲基硅油的油浴锅中隔绝空气反应陈化8h,油浴温度控制在80℃,反应完成后自然冷却到室温;
[0026] 步骤四:离心分离产物,依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤5次后于温度为-40℃、真空度为4.0Pa的冷冻干燥机内干燥6h即获得长径比为25(产物的 均匀性很强)的棒状WS2纳米晶。
[0027] 所得的WS2纳米晶是单一的六方相WS2,尺寸分布均匀,呈现高长径比纳米棒状结构,长径比为25;其作为钠离子电池负极材料在电压为0~3V,电流密度分别为100mA g-1,300mA g-1,500mA g-1,1000mA g-1,1500mA g-1条件下,可逆储钠容量分别为537mAh g-1,
505mAh g-1,420mAh g-1,372mAh g-1,360mAh g-1。
[0028] 实施例2:
[0029] 步骤一:将分析纯的六氯化钨(WCl6)和硫脲(CH4N2S)加入甘油与蒸馏水的混合物中,并不断搅拌,得混合溶液,甘油与蒸馏水的体积比控制在V甘油∶V 蒸馏水=2∶3,控制钨、硫物质的量之比为nW∶nS=1∶2,混合溶液中W6+浓度为0.01mol/L,将混合溶液放入500W的超声波清洗器中超声振荡40min,使得前驱物充分溶解、反应,得溶液A;
[0030] 步骤二:再向溶液A中加入分析纯的羧甲基纤维素钠(CMC)和海藻酸钠的混合物,控制羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的质量比为mCMC∶m海藻酸钠=1∶4,总加入量为wt%(wt%CMC+wt%海藻酸钠)=10%,并不断搅拌使羧甲基纤维素钠和海藻酸钠充分溶解,然后放入500W的超声波清洗器中超声振荡40min,得溶液B;
[0031] 步骤三:将溶液B放入甲基硅油的油浴锅中隔绝空气反应陈化4h,油浴温度控制在100℃,反应完成后自然冷却到室温;
[0032] 步骤四:离心分离产物,依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤5次后于温度为-45℃、真空度为2.0Pa的冷冻干燥机内干燥5h即获得长径比为20(产物的均匀性很强)的棒状WS2纳米晶。
[0033] 所得的WS2纳米晶是单一的六方相WS2,尺寸分布均匀,呈现高长径比纳米棒状结构,长径比为20;其作为钠离子电池负极材料在电压为0~3V,电流密度分别为100mA g-1,300mA g-1,500mA g-1,1000mA g-1,1500mA g-1条件下,可逆储钠容量分别为535mAh g-1,
503mAh g-1,416mAh g-1,370mAh g-1,358mAh g-1。
[0034] 实施例3:
[0035] 步骤一:将分析纯的六氯化钨(WCl6)和硫脲(CH4N2S)加入甘油与蒸馏水的混合物中,并不断搅拌,得混合溶液,甘油与蒸馏水的体积比控制在V甘油∶V 蒸馏水=1∶4,控制钨、硫物质的量之比为nW∶nS=1∶5,混合溶液中W6+浓度为0.005mol/L,将混合溶液放入400W的超声波清洗器中超声振荡50min,使得前驱物充分溶解、反应,得溶液A;
[0036] 步骤二:再向溶液A中加入分析纯的羧甲基纤维素钠(CMC)和海藻酸钠的混合物,控制羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的质量比为mCMC∶m海藻酸钠=1∶9,总加入量为wt%(wt%CMC+wt%海藻酸钠)=5%,并不断搅拌使羧甲基纤维素钠和海藻酸钠充分溶解,然后放入400W的超声波清洗器中超声振荡50min,得溶液B;
[0037] 步骤三:将溶液B放入甲基硅油的油浴锅中隔绝空气反应陈化2h,油浴温度控制在120℃,反应完成后自然冷却到室温;
[0038] 步骤四:离心分离产物后,依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤6次后于温度为-50℃、真空度为1.0Pa的冷冻干燥机内干燥4h即获得长径比为10(产物的均匀性很强)的棒状WS2纳米晶。
[0039] 所得的WS2纳米晶是单一的六方相WS2,尺寸分布均匀,呈现高长径比纳米棒状结-1构,长径比为10;其作为钠离子电池负极材料在电压为0~3V,电流密度分别为100mA g ,
300mA g-1,500mA g-1,1000mA g-1,1500mA g-1条件下,可逆储钠容量分别为530mAh g-1,
500mAh g-1,412mAh g-1,366mAh g-1,353mAh g-1。
[0040] 实施例4:
[0041] 步骤一:将分析纯的六氯化钨(WCl6)和硫脲(CH4N2S)加入甘油与蒸馏水的混合物中,并不断搅拌,得混合溶液,甘油与蒸馏水的体积比控制在V甘油∶V 蒸馏水=3∶2,控制钨、硫物质的量之比为nW∶nS=1∶1,混合溶液中W6+浓度为0.5mol/L,将混合溶液放入1000W的超声波清洗器中超声振荡20min,使得前驱物充分溶解、反应,得溶液A;
[0042] 步骤二:再向溶液A中加入分析纯的羧甲基纤维素钠(CMC)和海藻酸钠的混合物,控制羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的质量比为mCMC∶m海藻酸钠=9∶1,总加入量为wt%(wt%CMC+wt%海藻酸钠)=30%,并不断搅拌使羧甲基纤维素钠和海藻酸钠充分溶解,然后放入1000W的超声波清洗器中超声振荡20min,得溶液B;
[0043] 步骤三:将溶液B放入甲基硅油的油浴锅中隔绝空气反应陈化12h,油浴温 度控制在50℃,反应完成后自然冷却到室温;
[0044] 步骤四:离心分离产物,依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤4次后于温度为-30℃、真空度为6.0Pa的冷冻干燥机内干燥8h即获得长径比为40(产物的均匀性很强)的棒状WS2纳米晶。
[0045] 由图1可看出实施例4所制备的WS2纳米晶结晶性较好,纯度高,具有一定的取向性,是单一的六方相WS2。
[0046] 由图2可看出实施例4所制备的WS2纳米晶的结构均匀,尺寸分布均匀,无明显团聚,呈现高长径比纳米棒状结构,棒的直径约为50~100nm,长度约为1.0~2.0μm,长径比为40。
[0047] 由图3可以得出实施例4所制备的WS2纳米晶在电压为0~3V,电流密度分别为100mA g-1,300mA g-1,500mA g-1,1000mA g-1,1500mA g-1条件下,可逆储钠容量分别为
541mAh g-1,507mAh g-1,425mAh g-1,375mAh g-1,363mAh g-1,具有优异的大电流充放电性能。
[0048] 本发明制备所得的WS2纳米晶是单一的六方相WS2,尺寸分布均匀,呈现高长径比纳米棒状结构,棒的直径为0.05~0.2μm,长度为1.0~2.0μm,长径比为10~40;所得WS2纳米晶作为钠离子电池负极材料在电压为0~3V,电流密度分别为100mA g-1,300mA g-1,500mA g-1,1000mA g-1,1500mA g-1条件下,可逆储钠容量分别为530~545mAh g-1,500~515mAh g-1,410~425mAh g-1,365~380mAh g-1,350~365mAh g-1。
[0049] 总之,本发明提出一种简单,经济,高效的钠离子电池负极材料的制备技术,该技术调控制备单一高长径比棒状WS2纳米晶,长径比对锂离子及钠离子电池负极材料的电化学性能很重要,可以有效提高其比表面积和倍率性能。本发明将声化学法与油浴陈化法相结合制备高长径比棒状WS2纳米晶的,简单绿色,高效可控、而且在常压低温条件下可以通过控制前驱溶液配比、模板剂(羧甲基纤维素钠和海藻酸钠)加入量以及工艺等调控产物的形貌和组分,且比水热法以及溶剂热法高效快速且安全性好,成核速率较快,超声振动促使组分均匀反应和成核。本发明的声化学辅助油浴陈化方法制成的高长径比棒状WS2纳米晶纯度高,分散性好,尺寸均匀,形貌均一且具有高的倍率性能。