一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供的一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块、制备方法及应用，采用两次水热法合成石墨烯包覆的Co0.85Se类普鲁士蓝复合材料，合成的工艺简单，易操作，且无毒。合成的Co0.85Se类普鲁士蓝被石墨烯完全包覆且出现均匀的纳米花方块，纳米方块的大小均匀，且表面积较大，可以充分与电解液接触，增加K

A Prussian Blue-like nano-square coated with Co0.85Se, its preparation method and Application

The invention provides a Prussian blue nano-block coated with Co0.85Se, a preparation method and application. The graphene-coated Co 0.85Se Prussian blue composite material is synthesized by two hydrothermal methods. The synthesis process is simple, easy to operate and non-toxic. The synthesized Co0.85Se Prussian blue was completely coated with graphene and uniform nano-flower square appeared. The size of nano-block was uniform and the surface area was large. It could fully contact the electrolyte and increase K.

【技术实现步骤摘要】
一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块、制备方法及应用
本专利技术属于二次动力电池材料
，具体涉及一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块、制备方法及应用。
技术介绍
石墨烯是一种碳原子共价键以sp2杂化的具有六边形苯环结合形成的单原子二维平面结构。石墨烯具有比重超轻、比表面积极大、导热性优异以及机械性能，载流子速率高达2×105cm2。石墨烯的导电性极强，常温下电子迁移率高达15000cm2/(V·S)，电阻率只有约8～10Ω，是电阻率最小的材料，从生产角度看，我国有丰富且价格低廉的生产石墨烯的原料石墨，使我国在石墨烯研究上具有一定的优势。但是石墨烯作为钾离子电池的电极材料，石墨烯的片层间距较宽，在K+嵌入与脱出的过程中极易团聚。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钾离子电池负极材料石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块、制备方法及应用，其目的在于得到大小均一的石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块，将石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块作为钾离子电池负极材料具有优异的储钾性能。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供的一种钾离子电池负极材料石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，包括以下步骤：S1、将醋酸钴和柠檬酸钠混合溶解在去离子水中得到溶液A，其中醋酸钴与柠檬酸钠的质量比为1：(1～2)，醋酸钴与去离子水的质量比为(0.3～0.6):20；S2、将六氰钴酸钾溶解在去离子水中得到溶液B，其中，六氰钴酸钾与醋酸钴的质量比为(1～2):1；S3、将溶液A倒入到溶液B中混合均匀，室温下搅拌一定时间得到产物C；S4、将产物C依次经过离心分离、洗涤和烘干处理，得到产物D；S5、取产物D溶解到由去离子水和石墨烯的分散液组成的混合液中并进行超声处理得到溶液E；S6、在溶液E加入亚硒酸钠充分混合，得到溶液F，其中，亚硒酸钠与醋酸钴的质量比为(2～3):1；S7、在溶液F中加入水合肼得到溶液H，其中，水合肼与醋酸钴的质量比为(0.5～1):2；S8、将溶液H转移到反应釜中，置于烘箱中进行烘干，然后再室温下自然冷却得到产物I；S9、将合成产物I经离心分离、洗涤和烘干处理，得到石墨烯包覆的Co0.85Se类普鲁士蓝的方块。优选地，S4中，离心分离的工艺参数为：(10000～15000)rpm。优选地，S5中，去离子水与石墨烯分散液的质量比为(0.003～0.001)：17；产物D与去离子水的质量比为0.025：17。优选地，S8中，反应釜的工艺条件：温度为160～200℃，反应时间为12～24h。优选地，S9中，产物I离心分离和烘干处理的工艺条件：离心率10000～15000rpm，60～80℃烘干12～24h。一种钾离子电池负极材料石墨烯包覆类Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块，基于所述的制备方法制备所得。一种包覆类Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的应用，将石墨烯包覆类Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块作为钾离子电池的负极材料，组装为扣式电池。优选地，组装扣式电池的具体方法是：负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照石墨烯包覆类Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块：PVDF：乙炔黑＝9～x：1：x的质量比调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆于铜箔上，放入真空干燥箱中进行烘干，之后经过冲片得到实验电池用负极片，其中，1≤x≤2；以金属钾作为对电极；电解液为KPF6的乙基碳酸酯与二甲基碳酸酯的溶液按照1:1的体积比进行混合；隔膜为celgard2400膜；组装电池的顺序依次为负极壳，钾片，隔膜，负极片，垫片，弹簧片，正极壳，在充满惰性气氛的手套箱内装配成扣式电池。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术提供的一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，采用两次水热法合成石墨烯包覆的Co0.85Se类普鲁士蓝复合材料，合成的工艺简单，易操作，且无毒。合成的Co0.85Se类普鲁士蓝被石墨烯完全包覆且出现均匀的纳米花方块，纳米方块的大小均匀，且表面积较大；过渡金属化合物其独特的结构Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块具有中空结构，可以减小钾离子嵌入与脱出的阻力。石墨烯包覆的具有中空结构的Co0.85Se层状化合物作为钾离子电池负极材料展现出优异的电池的比容量和稳定的循环性能，其中石墨烯提供较大的比表面积和优异的导电性能。附图说明图1为Co-Co类普鲁士蓝纳米方块的SEM图；图2为石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的SEM图；图3为石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的XRD图；图4为石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的充放电性能图。具体实施方式本专利技术提供了一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，采用石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块。利用石墨烯提供较稳定的骨架，较好的导电性能和较大的比表面积，且石墨烯的层间距较大适合K+的通过，使得到的活性材料的导电率，循环性能和倍率性能更佳。请参阅图所示，本专利技术一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，包括以下步骤：S1、在搅拌下，将醋酸钴和柠檬酸钠混合溶解在去离子水中得到溶液A，其中醋酸钴与柠檬酸钠的质量比为1：(1～2)，醋酸钴与去离子水的质量比为(0.3～0.6):20；S2、在搅拌下，将六氰钴酸钾溶解在去离子水中得到溶液B，六氰钴酸钾与醋酸钴的质量比为(1～2):1；S3、在搅拌下，将溶液A倒入到溶液B中混合均匀，室温下搅拌12～20h得到产物C；S4、将产物C经10000～15000rpm离心分离，60～80℃烘干12～24h后得到产物DS5、取产物D溶解到去离子水与石墨烯分散液的混合溶液中并超声得到溶液E,产物D与去离子水的质量比为0.025：17，去离子水与石墨烯分散液的质量比为(0.003～0.001)：17；超声时间为30～60min；S6、超声完成后在磁力搅拌下，在溶液E加入亚硒酸钠得到溶液F,亚硒酸钠与醋酸钴的质量比为(2～3):1；S7、在磁力搅拌下，在溶液F中加入水合肼得到溶液H,水合肼与醋酸钴的质量比为(0.5-1):2；S8、将溶液H转移到干净的反应釜中，置于烘箱中在反应，然后再室温下自然冷却得到产物I,反应釜在烘箱中的反应温度为160～200℃，反应时间为12～24h；S9、产物I经10000～15000rpm离心分离，60～80℃烘干12～24h后得到产物J为石墨烯包覆的Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块。本专利技术制备的钾离子电池用石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块负极材料的应用，石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块复合材料应用于扣式电池，负极采用DMF为溶解PVDF的溶剂，极片的配方按照石墨烯包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块：PVDF：乙炔黑＝9～x：1：x(1≤x≤2)的质量比调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆在铜箔上，放入真空干燥箱中80℃烘12h后，冲成直径为12mm的圆片后得到实验电池用极片，以金属钾作为对电极，电解液为电解液为KPF6的乙基碳酸酯与二甲基碳酸酯的溶液按照1:1的体积比进行混合，隔膜为Whatman膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。扣式电池充放截止电压为0.01～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将醋酸钴和柠檬酸钠混合溶解在去离子水中得到溶液A，其中醋酸钴与柠檬酸钠的质量比为1：(1～2)，醋酸钴与去离子水的质量比为(0.3～0.6):20；S2、将六氰钴酸钾溶解在去离子水中得到溶液B，其中，六氰钴酸钾与醋酸钴的质量比为(1～2):1；S3、将溶液A倒入到溶液B中混合均匀，室温下搅拌一定时间得到产物C；S4、将产物C依次经过离心分离、洗涤和烘干处理，得到产物D；S5、取产物D溶解到由去离子水和石墨烯的分散液组成的混合液中并进行超声处理得到溶液E；S6、在溶液E加入亚硒酸钠充分混合，得到溶液F，其中，亚硒酸钠与醋酸钴的质量比为(2～3):1；S7、在溶液F中加入水合肼得到溶液H，其中，水合肼与醋酸钴的质量比为(0.5～1):2；S8、将溶液H转移到反应釜中，置于烘箱中进行烘干，然后再室温下自然冷却得到产物I；S9、将合成产物I经离心分离、洗涤和烘干处理，得到石墨烯包覆的Co0.85Se类普鲁士蓝的方块。

【技术特征摘要】
1.一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将醋酸钴和柠檬酸钠混合溶解在去离子水中得到溶液A，其中醋酸钴与柠檬酸钠的质量比为1：(1～2)，醋酸钴与去离子水的质量比为(0.3～0.6):20；S2、将六氰钴酸钾溶解在去离子水中得到溶液B，其中，六氰钴酸钾与醋酸钴的质量比为(1～2):1；S3、将溶液A倒入到溶液B中混合均匀，室温下搅拌一定时间得到产物C；S4、将产物C依次经过离心分离、洗涤和烘干处理，得到产物D；S5、取产物D溶解到由去离子水和石墨烯的分散液组成的混合液中并进行超声处理得到溶液E；S6、在溶液E加入亚硒酸钠充分混合，得到溶液F，其中，亚硒酸钠与醋酸钴的质量比为(2～3):1；S7、在溶液F中加入水合肼得到溶液H，其中，水合肼与醋酸钴的质量比为(0.5～1):2；S8、将溶液H转移到反应釜中，置于烘箱中进行烘干，然后再室温下自然冷却得到产物I；S9、将合成产物I经离心分离、洗涤和烘干处理，得到石墨烯包覆的Co0.85Se类普鲁士蓝的方块。2.根据权利要求1所述的一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，其特征在于，S4中，离心分离的工艺参数为：(10000～15000)rpm。3.根据权利要求1所述的一种包覆Co0.85Se类普鲁士蓝纳米方块的制备方法，其特征在于，S5中，去离子水与石墨烯分散液的质量比为(0.003～0.001)：17；产物D与去离子水的质量比为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：锁国权，李丹，杨艳玲，冯雷，侯小江，叶晓慧，张荔，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61