1.本发明涉及纳米材料合成与电化学技术应用技术领域，具体涉及一种金属框架化合物衍生的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌的制备方法。
背景技术：
2.随着社会实际生产生活的需要，对高能量储能系统的需求日益增长，锂硫电池由于其自身各种优势得到了越来越广泛的关注。锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。利用硫作为正极材料的锂硫电池，具有较高的理论比容量(1675mah/g)和能量密度(2600wh/kg)，其理论能量密度约为传统锂离子电池的5 倍。此外硫作为石油工业的副产物，价格低廉且对环境友好，因此锂硫电池是一种非常有前景的锂电池。
3.但是锂硫电池的固有缺陷大大限制了发展，其中突出问题就是“穿梭效应”，多硫化物溶解在电解质中并在正负极之间循环穿梭，从而导致电池容量损失加快，另外，活性物质硫较低的电导率也在放电过程中形成了阻碍，一系列问题导致锂硫电池电化学性能下降，影响了锂硫电池的大规模商业化应用。
4.过渡金属硒化物就是其中一类开始被关注的新型锂硫电池正极硫宿主材料。硒具有独特的金属性质，导电性良好，硒化物能够在充放电过程中和多硫化锂形成化学键从而减弱穿梭效应。但在应用中中往往会出现硒的半径较大，难以适当结合金属形成化合物，过渡金属盐在空气中放置易潮解等问题而难以制备。本发明通过简单的共沉淀煅烧硒化，并在共沉淀之前加入适量的乙酸，成功制备出了单相硒化锌，有效去除了制备过程中的杂质。
技术实现要素：
5.本发明的目的是提供一种氮掺杂碳包覆的单相硒化锌复合材料的制备方法，适量的添加乙酸有效地去除了成品材料中的杂质。
6.本发明的技术方案是：氮掺杂碳包覆的单相硒化锌复合材料通过简单的共沉淀煅烧硒化，并在共沉淀之前加入适量的乙酸。具体步骤如下：
7.s1.将一定量的二水合乙酸锌和二甲基咪唑分别溶于15ml去溶剂中，不断搅拌使其各自溶解。二水合乙酸锌和二甲基咪唑的量优选为 0.6g和2.24g，溶剂的浓度优选为15ml；
8.s2.在步骤s2制备的二水合乙酸锌溶液中加入一滴乙酸，持续搅拌至混合均匀；
9.s3.将步骤s2制备的二水合乙酸锌溶液迅速倒入步骤(1)制备的二甲基咪唑溶液中，搅拌一段时间后静置一定时间，然后将静置后的产物离心并干燥得到白色粉末；
10.s4.将步骤s3制备的白色粉末进行煅烧硒化和碳化处理，得到氮掺杂碳包覆的硒化锌正极宿主材料。
11.上述制备方法中，优选的，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺中的一
种或几种。
12.上述制备方法中，优选的，所述静置时温度为室温，静置时间为24 小时。
13.上述制备方法中，优选的，煅烧硒化和碳化处理进一步处理为 600℃保护气氛中煅烧2小时。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
16.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
17.本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
18.本文进行了详细的介绍，应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
19.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
附图说明
20.图1为本发明实施例1获得的未加入乙酸的硒化锌xrd图。
21.图2为本发明实施例1获得的加入乙酸的硒化锌xrd图。
22.图3为本发明实施例2获得的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌充放电曲线。
23.图4为本发明实施例1获得的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌循环性能图。
24.具体实施方式
25.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
26.实施例1
27.本实施例的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌的制备方法包括以下步骤：
28.将0.6g二水合乙酸锌和2.24g二甲基咪唑分别溶于15ml去离子水中，不断搅拌使其各自溶解，在制备好的二水合乙酸锌溶液中加入一滴乙酸，将二水合乙酸锌溶液迅速倒入二甲基咪唑溶液中，搅拌一段时间后静置24h，然后将静置后的产物离心并干燥得到白色粉末，进一步将白色粉末进行600℃、2h的煅烧硒化和碳化处理，得到氮掺杂碳包覆的硒化锌正极宿主材料。
29.所述方法实施例1制备的未添加乙酸的氮掺杂碳包覆的硒化锌的xrd谱图如图1所示。样品含有多个杂质的衍射峰。
30.所述方法实施例1制备的添加乙酸的氮掺杂碳包覆的硒化锌的 xrd图如图2所示，结果与标准卡片(jcpds card no.89-0510)的标准曲线相吻合。
31.所述方法实施例1制备的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌电化学性能如图3所示，在0.05c的电流密度下材料获得了较高的容量。
32.所述方法实施例1制备的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌循环性能如图4所示，在1c的电流密度下材料获得了较高的循环稳定性。
技术特征：
1.一种金属框架化合物衍生的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌的制备方法，包括以下几个步骤：s1.将0.6g二水合乙酸锌和2.24g二甲基咪唑分别溶于15ml去离子水中，不断搅拌使其各自溶解；s2.在步骤s1制备的二水合乙酸锌溶液中加入一滴乙酸，持续搅拌至混合均匀；s3.将步骤s2制备的二水合乙酸锌溶液迅速倒入步骤s1制备的二甲基咪唑溶液中，搅拌一段时间后静置一定时间，然后将静置后的产物离心并干燥得到白色粉末。s4.将步骤s3制备的白色粉末进行煅烧硒化和碳化处理，得到氮掺杂碳包覆的硒化锌正极宿主材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于制备单相硒化锌所用的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺中的一种或几种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于静置时温度为室温，静置时间为24小时。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于煅烧硒化和碳化处理进一步处理为400℃～800℃保护气氛中煅烧1～4小时。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于煅烧时气体为氮气或氩气或氩气氢气混合气。
技术总结
本发明公开了一种金属框架化合物衍生的氮掺杂碳包覆的单相硒化锌的制备方法，将锌源和二甲基咪唑分别溶于水中，在锌源的水溶液中加入一滴乙酸，将两种溶液均匀混合并搅拌一定时间，室温下静置一定时间，离心分离，洗涤干燥得到ZIF-8前驱体。进一步硒化热处理可以得到氮掺杂碳包覆的单相硒化锌。该制备方法的工艺简单、易于操作，流程短，产品质量稳定，加入乙酸后可以得到无杂质的单相硒化锌。用作锂硫电池正极宿主材料显示出优异的电化学性质，包括较高的比容量和优异的长循环性能。较高的比容量和优异的长循环性能。
技术研发人员：罗志高 李金烨 李兰艳 牛雪玲
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/2/7
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
