一种1T-MoS2电极材料的制备方法与流程

本发明属于纳米材料与电化学，具体涉及一种1t-mos2电极材料的制备方法，该材料可作为长寿命、高倍率钠离子电池负极活性材料。

背景技术：

1、当今社会，锂离子电池因为锂资源的匮乏和价格昂贵限制了其在大规模储能领域的应用。因此，探索新型的电池储能体系迫在眉睫。钠离子电池(sibs)由于钠金属价格低廉和丰富的自然资源被认为是锂离子电池的有效替代者，特别是在大型储能领域。然而，na+本身较重的摩尔质量和较大的离子半径通常会导致较大的体积膨胀，电极材料的严重粉化和缓慢的传输动力学，导致可逆容量降低和循环性能差，限制了它们的实际应用。因此，探索高性能电极材料迫在眉睫。商用sibs硬碳负极的容量相对较低，无法满足高性能sibs的要求。因此，寻找性能优异的新型负极材料已成为研究热点之一。

2、随着研究的进一步发展，科学家们发现过渡金属硫化物材料mos2因其理论比容量高(670mah g-1)、成本低等优点而成为非常有潜力的高性能负极材料。基于mo和s原子配位形式的不同，mos2呈现三方棱柱2h相(2h-mos2)和八面体配位1t相(1t-mos2)。正常情况下，2h-mos2中mo 4d轨道分裂成和dxz/dyz能级。2h-mos2中的两个mo 4d电子完全填充到能量最低的能级上。因此，2h-mos2表现出高环境稳定性和半导体特性。而1t-mos2中mo 4d轨道分裂成dxy/dxz/dyz和能级。由于mo 4d电子在低dxy/dxz/dyz能级中不完全占据，1t-mos2表现出金属电子特性。同时，扭曲的八面体配位使得1t-mos2具有更大的层间距，更有利于na+的快速扩散。然而，其未完全填充的轨道导致其热力学不稳定，使得1t-mos2结构稳定性较差，一般条件下难以直接合成，严重限制了其应用。

3、本发明通过在mos2过渡金属层中引入元素ni来调控mos2中mo 4d轨道的电子构型，从而诱导生成稳定的1t-mos2。1t-mos2生成提高了材料的导电性并加速了材料的氧化还原动力学。此外，1t-mos2材料制备方法简单易行，操作周期短，使得该方法具有大规模产业化的巨大潜力。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种1t-mos2电极材料的制备方法，其工艺简单，操作周期短，所得的1t-mos2材料具有十分优异的电化学性能。为实现上述目的，其采用的技术解决方案如下：

2、一种1t-mos2电极材料的制备方法，1t-mos2电极材料由多个纳米片规律堆叠形成形貌均一、分散均匀的纳米花球结构，其球体直径为3-5μm，单个纳米片厚度为30-60nm。

3、优选地，该制备方法包括如下步骤：

4、1)取适量钼源分散于70ml去离子水中搅拌至溶解；

5、2)在步骤1)所得溶液中加入一定量的镍源，磁力搅拌至完全溶解；

6、3)在步骤2)所得溶液中缓慢加入一定量的硫源，磁力搅拌至完全溶解；将步骤3)所得溶液转移至高温反应釜中进行水热反应，得到沉淀，用无水乙醇或水反复洗涤，放入真空干燥箱中烘干，得到1t-mos2电极材料。

7、优选地，步骤1)所述的钼源为(nh4)6mo7o24·4h2o，其在溶液中的浓度为0.03mmolml-1。

8、优选地，步骤2)所述镍源为按镍/钼摩尔比为0.02～0.08加入niso4·6h2o或ni(ch3coo)2·4h2o粉末。

9、优选地，步骤3)所述硫源为按钼/硫摩尔比为0.2～0.5加入ch4n2s或ch3csnh2粉末。

10、优选地，步骤3)所述的水热反应温度为180～220℃，反应时间为16～24h。

11、优选地，该材料可作为长寿命、高倍率钠离子电池负极活性材料的应用。

12、与现有技术相比本发明具如下有益效果：

13、本发明制备的1t-mos2材料具有较大的层间距和快速的na+的插入/脱出动力学。此外，ni可以向mo提供部分电子，从而触发mo 4d轨道的重组，导致mos2从2h相自发相变到1t相，增强了mos2的电子电导率，在电池测试中表现出优异的倍率性能和循环稳定性。

14、通过简单的一步水热法，成功制备了纳米花球状1t-mos2电极材料。本发明作为钠离子电池负极活性材料时，表现出高的可逆容量、优异的倍率性能和循环稳定性，是高功率、长寿命钠离子电池的潜在应用材料。该材料分别在0.1、0.5、1、2、5和10ag-1的电流密度下进行恒流充放电测试，其可逆放电比容量分别可达459.5、403.8、376.2、347.8、305.8和266.8mah g-1，表现出优异的倍率性能。此外，该材料在1ag-1的电流密度下循环350圈后容量高达358.7mah g-1，具有优异的循环稳定性。本发明工艺简单，操作周期短，所采用的合成方法对设备要求低，且制得的材料纯度高、分散性好，易于扩大化生产，符合高效化学的特点，非常有利于市场化推广。

技术特征：

1.一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，1t-mos2电极材料由多个纳米片规律堆叠形成形貌均一、分散均匀的纳米花球结构，其球体直径为3-5μm，单个纳米片厚度为30-60nm。

2.根据权利要求1所述的一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的钼源为(nh4)6mo7o24·4h2o，其在溶液中的浓度为0.03mmolml-1。

4.根据权利要求2所述的一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述镍源为按镍/钼摩尔比为0.02～0.08加入niso4·6h2o或ni(ch3coo)2·4h2o粉末。

5.根据权利要求2所述的一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)所述硫源为按钼/硫摩尔比为0.2～0.5加入ch4n2s或ch3csnh2粉末。

6.根据权利要求2所述的一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)所述的水热反应温度为180～220℃，反应时间为16～24h。

7.根据权利要求2所述的一种1t-mos2电极材料的制备方法，其特征在于，该材料可作为长寿命、高倍率钠离子电池负极活性材料的应用。

技术总结本发明公开了一种1T‑MoS2电极材料的制备方法，1T‑MoS2电极材料由多个纳米片规律堆叠形成形貌均一、分散均匀的纳米花球结构，其球体直径为3‑5μm，单个纳米片厚度为30‑60nm。其制备步骤如下：取适量钼源(NH4)6Mo7O24·4H2O(0.03mmol mL‑1)分散于70mL去离子水中搅拌至溶解；按镍/钼摩尔比为0.02～0.08在上述溶液中加入镍源NiSO4·6H2O或Ni(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;·4H<subgt;2</subgt;O；最后按钼/硫摩尔比为0.2～0.5在上述溶液中加入硫源CH<subgt;4</subgt;N<subgt;2</subgt;S或CH<subgt;3</subgt;CSNH<subgt;2</subgt;磁力搅拌至溶解，接着将所得溶液转移至聚四氟乙烯高温反应釜中在180～220℃下水热反应16～24h；然后将得到的黑色沉淀离心过滤，用无水乙醇或去离子水反复洗涤，在60℃真空干燥箱中烘干，得到1T‑MoS2材料。本发明具有工艺简单、反应条件温和、材料电化学性能优异的特点。技术研发人员：刘思捷,孙睿敏受保护的技术使用者：苏州思蕴镁能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19