一种高性能二维金属元素掺杂SnS2-石墨烯-S复合材料及其制备方法和应用   0    0

本发明公开了一种高性能二维金属元素掺杂SnS2‑石墨烯‑S复合材料及其制备方法和应用，通过在水合氯化锡的水溶液中加入金属盐，石墨烯水溶液以及硫代乙酰胺，超声混合均匀后加入浓盐酸，将混合溶液转移至水热反应釜中固定温度下进行水热反应，经由洗涤、干燥、高温碳化处理后即得；本发明还公开了该复合材料及其应用。本发明根据SnS2作为钠电池负极材料的特点，通过控制反应温度以及添加盐酸等条件设计制备金属元素掺杂以及石墨烯和S共复合二维结构，石墨烯复合以及金属掺杂能改善材料的循环性能，S单质的共复合能进一步改善材料的比容量。本发明制备原料便宜，操作工艺简单，收率高，材料的充放电性能优异，便于工业化生产，易于推广。

1.一种高性能二维金属元素掺杂SnS2‑石墨烯‑S复合材料的制备方法，其特征在于，通过在水合氯化锡的水溶液中按比例加入金属盐，石墨烯水溶液以及硫代乙酰胺，超声混合均匀后加入浓盐酸，将混合溶液转移至水热反应釜中固定温度下进行水热反应，经由洗涤、干燥、高温碳化处理后制备二维金属元素掺杂SnS2‑石墨烯‑S复合材料；
具体包括以下步骤：
（1）将水合氯化锡溶解于去离子水中搅拌10 min直至完全溶解；
（2）将石墨烯水溶液加入上述步骤的溶液中，室温超声搅拌分散30 min；按比例加入金属盐，继续超声搅拌溶解均匀；
（3）加入浓盐酸搅拌10 min；然后，混合悬浮液被转移到反应釜水热反应；
（4）将水热反应后的产物抽滤，用大量去离子水清洗后，真空70 ℃干燥得到复合物，将其转移至管式炉中，真空或惰性气氛中高温碳化处理即制备得到二维金属元素掺杂SnS2‑石墨烯‑S复合材料；
其中，所述石墨烯水溶液浓度范围为0.05～2 mg/mL；所述水合氯化锡的浓度为0.01～
0.05 M；所述金属盐为硫酸盐、氯盐、醋酸盐或硝酸盐；所述金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、V、Sb或Bi；所述金属盐加入量为水合氯化锡摩尔量的0.5～15%；所述的浓盐酸的加入量为全部溶液总量的1～10%；所述硫代乙酰胺的加入量为水合氯化锡质量的1～3倍；
所述的水热反应的反应条件为温度90～130 ℃，反应时间为5～48 h；
所述高温碳化处理条件为：在真空或惰性气氛下200～400 ℃进行，惰性气氛为Ar、Ar/H2混合气或He，处理时间为3～12 h；
最终制备的复合材料中，碳所占原子比为50～80%，硫所占原子比为5～20%。

2.权利要求1所述的制备方法制备得到的高性能二维金属元素掺杂SnS2‑石墨烯‑S复合材料。

3.权利要求2所述的高性能二维金属元素掺杂SnS2‑石墨烯‑S复合材料在钠离子电池中的应用。