一种石墨烯硫化物的复合负极材料的制备方法与流程

1.本发明涉及石墨烯硫化物的复合负极材料领域，更具体地说，涉及一种石墨烯硫化物的复合负极材料的制备方法。


背景技术：

2.锂离子电池目前广泛应用于手机等可移动电子设备。随着电动汽车的快速普及和大规模电网储能的提出，人们对锂元素的需求也在快速增长，相应的地壳中锂元素的有限储量及较高的价格也引起了人们的担忧。由于钠元素具有与锂元素类似的物理化学性质，且在地壳中储量丰富，分布广泛，价格低廉，因而钠离子电池被看作是锂离子电池的潜在重要替代者之一.并且在最近得到了人们的广泛关注。钠离子电池的性能主要由电极材料决定，故而寻找高性能钠离子电极材料是目前研究热点。
3.现有的大多数石墨烯硫化物的复合负极材料的制备方法大多数是采用水热法进行合成制造，但也有其自身的局限性，最明显的就是指针针对氧化物或少数硫化物的制备，而石墨烯硫化物的复合负极材料是一种较为优良的负极材料，且水热法无法对生产过程中的结晶物相进行控制，常常无法满足锂离子电池负极的使用需求，
4.故而提出了一种石墨烯硫化物的复合负极材料的制备方法用以克服以上缺陷。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯硫化物的复合负极材料的制备方法。
6.为解决上述背景技术问题，本发明采用如下的技术方案。
7.一种石墨烯硫化物的复合负极材料的制备方法，包括以下制备步骤：
8.步骤一、配置金属盐与硫源化合物的混合溶液，其中金属盐的浓度为 0.2mmol/ml；
9.步骤二、将g0分散于去离子水中，配置浓度为浓度为1-2mg/ml的氧化石墨烯分散液，搅拌均匀后超声处理2-6小时；
10.步骤三、将金属盐与硫源化合物的混合溶液置于氧化石墨烯分散液中磁力搅拌4-6h完成离子交换，然后将溶剂加入上述溶液，搅拌1-2h；
11.步骤四、搅拌完成后将添加过溶剂的溶液置于反应釜中，加热至 150-200℃反应20-36h，过滤分离出沉淀物；
12.步骤五、用去离子水与乙醇对沉淀物胶体洗涤3-5次，将清洗后的沉淀物置于干燥箱中升温至60℃，持续5-10h，获得石墨烯硫化物的复合负极材料。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述步骤三中溶剂为cys、甲醇、乙醇、乙二醇中的一种及一种以上。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述步骤三中在加入溶剂搅拌1h后，添加nabh4的还原剂溶液，对氧化石墨烯与金
属盐进行还原，其中nabh4的浓度为4mg/ml。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.所述步骤一中金属盐为cu、ag、zn、cd、ga、in、ge、sn、co、mn与ni 中的一种及一种以上的硝酸盐、醋酸盐、氯化物与硫酸盐。
19.作为上述技术方案的进一步描述：
20.所述步骤一中硫源化合物为硫脲与硫代乙酰胺中一种与两种。
21.相比于现有技术，本发明的优点在于：
22.本方案，利用溶剂替代水热法中的水，在溶剂热反应中，一种或几种前驱体溶解在非水溶剂中，在液相或超临界条件下，反应物分散在溶液中并且变的比较活泼，反应发生，产物缓慢生成。该过程相对简单而且易于控制，并且在密闭体系中可以有效的防止有毒物质的挥发和制备对空气敏感的前驱体，另外，物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制，且产物的分散性较好，从而让生产出石墨烯硫化物的复合负极材料能够进一步提高其纳米颗粒的分散效果，提高石墨烯硫化物的复合负极材料的电化学性能，在溶剂热条件下，溶剂的性质(密度、黏度、分散作用)相互影响，变化很大，且其性质与通常条件下相差很大，相应的，反应物(通常是固体)的溶解、分散及化学反应活性大大的提高或增强，这就使得反应能够在较低的温度下发生。
具体实施方式
23.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；
24.实施例1
25.配制2mmol的mncl2·
15c2h6o(2mmol/10ml)的混合溶液，称取40mg的go 分散在20ml乙醇，搅拌均匀后超声处理2h，将2mmol的 mncl2·
15c2h6o(2mmol/10ml)的混合溶液与go分散液中，磁力搅拌6h完成离子交换，将1mmol的na2s
·
10c2h6o(4mmol/10m1)的溶液加入上述混合溶液中，继续搅拌2h时，再将10mg的nabh4加入上述混合液中，搅拌10min，最后将混合溶液转入50ml反应釜中，加热到200c反应36h，过滤分离出沉淀物，用去离子水和乙醇分别交替洗涤3次，再置于真空干燥箱中升温至80c，保持10h，最后获得mns-rgo复合负极材料。
26.实施例2
27.配制2mmol的cd(no3)3(2mmol/10ml)的溶液，称取40mggo分散在20ml 乙醇，搅拌均匀后超声处理2h，随后将2mmol的cd(no3)2(2mmol/10ml)的溶液加入go的分散液中，磁力搅拌4h完成离子交换，将6mmol的l-半胱氨酸(6mmol/5ml)的溶液加入go的分散液中，搅拌1h时，再将20mg的nabh4(20 mg/5ml)加入上述混合液中，搅拌10min，最后将混合溶液转入50ml反应釜中，加热到180℃反应20h，过滤分离出沉淀，用去离子水和乙醇交替洗涤 3次，把沉淀物置于干燥箱中升温至60℃，保持5h，最后获得cds-rgo复合材料。
28.对比例1
29.将氯化锰溶于去离子水中得到以锰离子计浓度为0.05mol/l-0.1mol/l的溶液，再加入上述镍基石墨烯，经充分搅拌分散后得到混合溶液，其中镍基石墨烯的加入量为硫化锰物理论重量的10-15％；将混合溶液中加入硫化钠，加入量为上述氯化锰摩尔量的3-5倍，密封后升温至260-280c，反应20-30 小时后冷却至空温，收集固体产物，经去离子水和无水
乙醇交替反复洗涤，干燥，得到镍基石墨烯-硫化锰复合负极材料。
30.实施例1与实施例2均采用溶剂热合成方法分别制成mns-rgo复合负极材料与cds-rgo复合材料，而对比例则采用水热法进行生产镍基石墨烯-硫化锰复合负极材料，利用溶剂替代水热法中的水，在溶剂热反应中，一种或几种前驱体溶解在非水溶剂中，在液相或超临界条件下，反应物分散在溶液中并且变的比较活泼，反应发生，产物缓慢生成。该过程相对简单而且易于控制，并且在密闭体系中可以有效的防止有毒物质的挥发和制备对空气敏感的前驱体，另外，物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制，且产物的分散性较好，从而让生产出石墨烯硫化物的复合负极材料能够进一步提高其纳米颗粒的分散效果，提高石墨烯硫化物的复合负极材料的电化学性能，在溶剂热条件下，溶剂的性质(密度、黏度、分散作用)相互影响，变化很大，且其性质与通常条件下相差很大，相应的，反应物(通常是固体)的溶解、分散及化学反应活性大大的提高或增强，这就使得反应能够在较低的温度下发生。
31.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。