本發(fā)明公開了一種mos2-xox/碳負(fù)極材料及其制備方法，屬于電化學(xué)和新能源材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

眾所周知，伴隨著燃料的消耗和大量能源的需求，無污染和低費(fèi)用的材料對未來的社會(huì)具有很大的價(jià)值。鋰離子電池具有大的能量密度，長的循環(huán)壽命等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車，因此在某種程度上減少了對化學(xué)染料的消耗。

在過渡族化合物中，尤其是硫化鉬得到了人們的關(guān)注，由于其獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì)，不僅僅被用來做潤滑劑，也被應(yīng)用于各種器件，能源儲(chǔ)備設(shè)備，電子傳感器，生物醫(yī)學(xué)工具，鋰離子電池和電化學(xué)催化劑制氫等方面。硫化鉬層與層之間由范德華力連接，具有類石墨烯結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)的比面積大，層間距大，提供更多的活性位點(diǎn)，也有利于離子滲透。目前純的硫化鉬的研究層次已經(jīng)成熟，然而，這也對硫化鉬納米材料的制備、應(yīng)用領(lǐng)域提出了更高的要求，使得純的硫化鉬無法滿足于現(xiàn)今的需求，因此尋求新型的載體材料或者改性活性組分的材料意義重大，石墨烯具有較大的比表面積，高的電導(dǎo)性和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，可以顯著的改善材料的電化學(xué)性能。

雜質(zhì)原子如氮、磷、硫、硼等摻入碳材料內(nèi)部可以改變材料的能帶結(jié)構(gòu)，本說明采用低溫煅燒的方法，使氧原子部分取代硫原子，改變材料的能帶結(jié)構(gòu)，降低鋰離子擴(kuò)散速率，同時(shí)造成材料的結(jié)構(gòu)缺陷，提高碳材料的儲(chǔ)鋰性能。石墨烯具有很高的電子傳導(dǎo)性能、大比表面積、物理化學(xué)穩(wěn)定性，本說明最后形成的mos2-xox/碳負(fù)極材料顯著提高了材料的比容量與循環(huán)穩(wěn)定性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種mos2-xox/碳負(fù)極材料及其制備方法。該方法將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后轉(zhuǎn)移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。在0.1g處理過的濕紙巾表面均勻涂覆一層10ml的12mgml^-1的氧化石墨烯，與0.24g鉬酸鈉和0.76硫脲置于水熱釜中在200℃溫度下水熱24h。干燥后放置管式爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下800℃煅燒4h，提高硫化鉬的結(jié)晶性和碳化程度，最后在氧氣氣氛下500℃低溫煅燒1h形成一種mos2-xox/碳負(fù)極材料，該材料與粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑以8:1:1的比例制成電極片。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：mos2-xox/碳負(fù)極材料及其制備方法，其工藝步驟：

濕巾紙?jiān)?mol/l的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕巾紙轉(zhuǎn)移到無水乙醇/丙酮以體積比1：1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕巾紙用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕巾紙。

將預(yù)處理過的濕紙巾與氧化石墨烯混合，烘干，使?jié)窦埥砩厦嫱扛惨粚友趸瑢⒇?fù)載有氧化石墨烯的濕紙巾與鉬酸鈉和硫脲在90-240℃下水熱反應(yīng)1-24h，然后在500-1200℃下氮?dú)鈿夥障蚂褵?-10h，得到mos2/碳負(fù)極材料，然后置于氧氣中100-600℃煅燒1-5h，得到mos2-xox/碳負(fù)極材料。本發(fā)明所述的濕紙巾是維達(dá)牌濕紙巾。

本發(fā)明提供的一種mos2-xox/碳負(fù)極材料，具備以下有益效果：

（1）所制備的mos2-xox/碳負(fù)極材料電極改善了硫化鉬在充放電過程中體積變化的缺點(diǎn)，從而有助于提高電極材料的能量和循環(huán)性能。

（2）該法制備的mos2-xox/碳負(fù)極材料能有效的提高硫化鉬導(dǎo)電性和增加硫化鉬材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的比容量。

本發(fā)明采用一種簡單方法制備mos2-xox/碳負(fù)極材料。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。最后在置于氧氣中低溫煅燒，氧原子取代部分硫原子，得到mos2-xox/碳負(fù)極材料，改性后的電極材料可以改變硫化鉬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其導(dǎo)電性，以及循環(huán)穩(wěn)定性，作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的mos1.9o0.1/碳負(fù)極材料的x-射線衍射（xrd）圖譜。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的mos1.9o0.1/碳負(fù)極材料的不同放大倍數(shù)掃描電鏡照片(sem)。

圖3（a）（b）分別為本發(fā)明實(shí)施例1制備的mos1.9o0.1/碳和mos2/碳材料的前3次充放電曲線。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的mos1.9o0.1/碳材料和mos2/碳和作為鋰離子電池負(fù)極材料的循環(huán)性能對比。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：一種mos1.9o0.1/碳負(fù)極材料及其制備方法

將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕紙巾轉(zhuǎn)移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。取濃度12mgml^-1的氧化石墨烯10ml均勻的涂覆在0.1g濕紙巾表面，干燥，然后將其與0.24g鉬酸鈉和0.76g硫脲放到水熱釜中200℃水熱24h。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。將該材料在管式爐中煅燒800℃，4h，煅燒的同時(shí)，提高了材料的結(jié)晶性和碳化程度。隨后將該材料在氧氣中400℃低溫煅燒1h，最終形成mos1.9o0.1/碳負(fù)極材料。圖1為mos1.9o0.1/碳的xrd圖譜。圖2為該材料的不同放大倍數(shù)的sem照片。片層結(jié)構(gòu)的mos1.9o0.1聚集在一起形成花球形結(jié)構(gòu)，花狀結(jié)構(gòu)具有較低的阻抗，在很大程度上提高了其電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性。將該材料與粘結(jié)劑pvdf和導(dǎo)電劑乙炔黑以8:1:1的比例制成電極片，鋰片為對電極，電解液為通用的鋰離子電池電解液1mlipf6/dmc:ec=1:1，制備2025型紐扣電池，以100mag^-1的電流密度充放電。該電極的前3次充放電曲線如圖3(a)所示，可以看出，該材料的首次放電容量為898mahg^-1，首次可逆充電容量為734.6mahg^-1。而沒有經(jīng)過在空氣中煅燒的mos2/碳首次放電容量為726mahg^-1，首次可逆容量為605mahg^-1。圖4為mos1.9o0.1/碳和mos2/碳循環(huán)性能對比圖。從圖中可以看出22次循環(huán)之后mos1.9o0.1/碳的可逆容量為815mahg^-1,而mos2/碳材料的可逆容量為635mahg^-1。

實(shí)施例2為一種mos1.8o0.2/碳負(fù)極材料及其制備方法ⅱ

將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕紙巾轉(zhuǎn)移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。取濃度12mgml^-1的氧化石墨烯10ml均勻的涂覆在0.1g濕紙巾表面，干燥，然后將其與0.24g鉬酸鈉和0.76g硫脲放到水熱釜中200℃水熱24h。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。將該材料在管式爐中煅燒800℃，4h，煅燒的同時(shí)，提高了材料的結(jié)晶性和碳化程度，隨后將該材料在氧氣中500℃低溫煅燒1h，最終形成mos1.8o0.2/碳負(fù)極材料。該電極材料測試條件如實(shí)施例1中所述，作為鋰離子電池負(fù)極材料以100mag^-1電流密度進(jìn)行充放電，首次可逆容量為660mahg^-1，22次循環(huán)之后的可逆容量為750mahg^-1。

實(shí)施例3一種mos1.7o0.3/碳負(fù)極材料及其制備方法ⅲ

將濕紙巾在1moll^-1的稀鹽酸中浸泡12h，然后將濕紙巾轉(zhuǎn)移到無水乙醇/丙酮以體積比1:1的混合溶液中浸泡6h，隨后將得到的濕紙巾用無水乙醇、去離子水清洗3-5遍，然后放入60℃干燥箱中干燥12h，得到處理好的濕紙巾。取濃度12mgml^-1的氧化石墨烯10ml均勻的涂覆在0.1g濕紙巾表面，干燥，然后將其與0.24g鉬酸鈉和0.76g硫脲放到水熱釜中200℃水熱24h。水熱過程中，鉬酸鈉和硫脲形成mos2，氧化石墨烯還原。將該材料在管式爐中煅燒800℃，4h，煅燒的同時(shí)，提高了材料的結(jié)晶性和碳化程度，隨后將該材料在氧氣中500℃低溫煅燒2h，最終形成mos1.7o0.3/碳負(fù)極材料。該電極材料測試條件如實(shí)施例1中所述，作為鋰離子電池負(fù)極材料以100mag^-1電流密度進(jìn)行充放電，首次可逆容量為680mahg^-1，20次循環(huán)之后的可逆容量為770mahg^-1。