一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法及其用途

本发明涉及微纳米复合材料合成，具体涉及一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法及其用途。

背景技术：

1、钠离子电池(sib)常用的负极材料大致可分为插层型负极、合金型负极和转换型负极。其中，sib的转换型负极(即fes2、cose2、sn4p3和sb2o3)通常比插入型负极具有更大的理论容量，比合金型负极具有更温和的体积膨胀，具有更优越的综合性能。已发现的转化型sib负极主要包括金属氧化物、金属磷化物、金属硫化物和金属硒化物。与同类金属化合物相比，金属硒化物作为sib的负极，具有可逆性好、体积变化小的综合电化学性能，但是相较其他传统电极材料，其导电性能便相形见绌。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法及其用途，其可以提高钠离子电池负极电极材料的电化学性能。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法。根据本发明的实施例，包括以下步骤：

3、(1)将金属盐加入水中溶解得到金属盐溶液，将生物质前驱体加入金属盐溶液中，保温浸泡然后捞出烘干，得到有金属盐附着的生物质前驱体；

4、(2)将金属盐附着的生物质前驱体与三聚氰胺置于管式炉中经氩气退火后得到氮掺杂多孔碳包覆金属纳米颗粒材料；

5、(3)将氮掺杂多孔碳包覆金属纳米颗粒材料与硒粉混合均匀后经过氩气保护退火后得到氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料。

6、另外，根据本发明上述实施例的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：

7、在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，金属盐溶液浓度为10-80mmol·l-1，保温浸泡的温度为20-60℃，烘干的温度为50-60℃。

8、在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，金属盐包括mn、fe、co、ni、cu、zn、sn或bi的金属盐。

9、在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，每100ml金属盐溶液浸泡1-5g生物质前驱体。

10、在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，生物质前驱体包括柚子皮、柚子囊、橘子皮、橘子络、橙子皮、橙子络、丝瓜络、玉米芯或芝麻杆芯。

11、在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中，金属盐附着的生物质前驱体与三聚氰胺的质量比为0.5-1，退火温度为600-800℃，保温时间1-3h，升温速率为1-10℃·min-1。

12、在本发明的一些实施例中，所述步骤(3)中，氮掺杂多孔碳包覆金属纳米颗粒材料与硒粉的质量比为1:1，退火温度为400-500℃，保温时间为1-3h，升温速率为1-10℃·min-1。

13、在本发明的另一方面，本发明提出了一种根据所述的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法制备得到的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料。

14、在本发明的另一方面，本发明提出了一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的用途，根据本发明的实施例，所述氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料用于制备钠离子电池的负极材料。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1)本发明制备的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料提供了更多储钠位点，同时也形成了大量的晶体缺陷，提供了更多的活性位点，改善了金属化物的电子电导率，进一步提升了金属硒化物作为钠离子电池负极的容量和倍率性能。

17、2)本发明进一步拓展了生物质在能源领域的应用场景，利用生物质的蓬松多孔的特点，使其在吸附、负载等实验方案中充当优良载体。

18、3)本发明提供的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法具有普适性，适用于几乎所有生物质前驱体及金属硒化物的处理。

技术特征：

1.一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，金属盐溶液浓度为10-80mmol·l-1，保温浸泡的温度为20-60℃，烘干的温度为50-60℃。

3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，金属盐包括mn、fe、co、ni、cu、zn、sn或bi的金属盐。

4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，每100ml金属盐溶液浸泡1-5g生物质前驱体。

5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，生物质前驱体包括柚子皮、柚子囊、橘子皮、橘子络、橙子皮、橙子囊、橙子络、丝瓜络、玉米芯或芝麻杆芯。

6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，金属盐附着的生物质前驱体与三聚氰胺的质量比为0.5-1，退火温度为600-800℃，保温时间1-3h，升温速率为1-10℃·min-1。

7.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，氮掺杂多孔碳包覆金属纳米颗粒材料与硒粉的质量比为1:1，退火温度为400-500℃，保温时间为1-3h，升温速率为1-10℃·min-1。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法制备得到的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料。

9.一种权利要求8所述的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的用途，其特征在于：所述氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料用于制备钠离子电池的负极材料。

技术总结本发明公开了一种氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料的制备方法及其用途，所述制备方法包括以下步骤：将金属盐加入水中溶解得到金属盐溶液，将生物质前驱体加入金属盐溶液中，保温浸泡然后捞出烘干，得到有金属盐附着的生物质前驱体；将金属盐附着的生物质前驱体与三聚氰胺置于管式炉中经氩气退火后得到氮掺杂多孔碳包覆金属纳米颗粒材料；将氮掺杂多孔碳包覆金属纳米颗粒材料与硒粉混合均匀后经过氩气保护退火后得到氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料。所述氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料用于制备钠离子电池的负极材料。本发明制备的氮掺杂多孔碳包覆金属硒化物材料可以提高钠离子电池负极电极材料的电化学性能。技术研发人员：崔接武,彭远,曹中南,余东波,周伟,吴玉程受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29