【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳米复合材料合成，具体涉及一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法及其用途。
技术介绍
1、金属硒化物和金属硫化物是金属硫属化合物家族的成员，它们具有相似的性质。然而，与金属硫化物相比，金属硒化物表现出较低的理论重量容量，因为硒比硫重得多。值得注意的是，se的密度约为s的2.5倍，这意味着金属硒化物的理论体积容量密度与金属硫化物相当。此外，硒化金属表现出更高的电子导电性，这是基于se比s高得多的导电性，而且硒化金属中的金属-se键比金属-s键弱，这有利于转化反应。金属硒化物的这些特性使其有可能取代金属硫化物，并作为一种有前途的电极材料应用于sib领域。
2、然而，金属硒化物在循环过程中会发生剧烈的体积变化，从而导致动力学问题和差的电化学稳定性，这限制了它们在sibs中的进一步应用。因此，可以采用与碳质材料偶联、设计独特的结构、选择较高的截止电压、优化电解液组成、控制材料组成等修饰策略。已经被采用来缓解金属硒化物电极的体积变化问题。
3、电极材料是储能装置的核心，它必须具有高的电化学活性、大的比表面积、合适的孔径和分布、高的导电性以及充放电过程中的长期稳定性。此外，一些金属基电池通常要求较高的功率密度、充放电时的结构稳定性、良好的可逆性以及相对较高的电子和离子电导率，如锂离子电池的富锂材料、金属氧化物和聚阴离子氧化物。
4、电极材料通常需要高表面积的碳材料，从而在提高材料稳定性的同时，也提高材料的导电性能，而金属硒化物的引入，则进一步提高了材料的储能性能，金属硒化物出色的电化学
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球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、在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法。根据本专利技术的实施例，包括以下步骤：
3、(1)将锌和钴的金属盐以及配体加入有机混合溶液中溶解得到金属盐溶液，将金属盐溶液充分搅拌后放入高压反应釜，溶剂热反应后，得到锌钴纳米球状材料；
4、(2)将锌钴纳米球状材料置于管式炉中，经氩气退火后得到多孔碳包覆金属纳米球；
5、(3)将多孔碳包覆金属纳米球与硒粉混合均匀后，经过氩气保护退火后得到硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球。
6、另外，根据本专利技术上述实施例的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
7、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，锌和钴的金属盐为六水合硝酸锌及六水合硝酸钴，配体为对苯二甲酸，有机混合溶液为n,n-二甲基甲酰胺和甘油。
8、在本专利技术的一些实施例中，金属盐与配体的摩尔质量比为1:1-1:2，其中金属盐六水合硝酸钴和六水合硝酸锌的摩尔质量比为1:1-3:1。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，30-60mln，n-二甲基甲酰胺和15-30ml甘油溶解0.3-0.6mmol六水合硝酸锌、0.6-1.2mmol六水合硝酸锌及0.9-1.8mmol对苯二甲酸。
10、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，金属盐溶液的搅拌时间为1-4小时，溶剂热反应的温度为120-170℃，保温时间为6-15小时。
11、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(2)中，锌钴纳米球状材料退火温度为600-800℃，保温时间1-3h，升温速率为1-10℃·min-1。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(3)中，多孔碳包覆金属纳米球与硒粉的质量比为1:1-1:3，退火温度为400-500℃，保温时间为1-3h，升温速率为1-10℃·min-1。
13、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种根据所述的硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法制备得到的硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球。
14、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的用途，根据本专利技术的实施例，所述硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球用于制备钠离子电池的负极材料。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
16、1)本专利技术制备的硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球材料，通过简单的溶剂热反应，便可获得均匀的锌钴纳米球状材料，再经过高温碳化硒化处理，得到多孔碳包覆的金属硒化物的复合材料，充分发挥了mof材料大比表面积、高孔隙率和可修饰性的结构特点。另一方面，多孔碳材料不仅本身具有高的比表面积、优良的电子传输速率和好的稳定性；金属硒化物以其资源丰富、性价比高、电化学性能相对稳定，具有更高的储钠性能，从而进一步提高了材料的电化学储钠性能。
17、2)本专利技术首次将该种均匀的球形mof材料做硒化处理后应用于钠电存储，球形结构的材料具有均匀几何形状、低传质阻力和粒径可调的特性，并具有高机械强度、更好的渗透性和改善的物理和热稳定性的优点，极大的提高了材料的比表面积。此外，球形结构的mof具有多级孔结构和丰富的活性中心，有利于物质的转移和交换，表现出优异的稳定性和循环性能。
18、3)本专利技术制备的硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球，因其独特的纳米球负载多硒化物结构，很大程度缓解了循环过程中发生了转化反应或转化-合金化复合反应，适应了金属硒化物的体积变化，保证了na+/电子的快速扩散，防止了电极材料在充放电过程中被破坏，提高了材料储钠性能的同时，也提高了材料的稳定性。
19、4)本专利技术的制备方法简单易操作，安全无污染，成本低廉。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，锌和钴的金属盐为六水合硝酸锌及六水合硝酸钴，配体为对苯二甲酸，有机混合溶液为N,N-二甲基甲酰胺和甘油。
3.根据权利要求2所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：金属盐与配体的摩尔质量比为1:1-1:2，其中，六水合硝酸钴和六水合硝酸锌的摩尔质量比为1:1-3:1。
4.根据权利要求2所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，30-60mlN，N-二甲基甲酰胺和15-30mL甘油溶解0.3-0.6mmol六水合硝酸锌、0.6-1.2mmol六水合硝酸锌及0.9-1.8mmol对苯二甲酸。
5.根据权利要求1所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，金属盐溶液的搅拌时间为1-4小时，溶剂热反应的温度为120-170℃，保温时间为6-15小时。
6.根据权
7.根据权利要求1所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，多孔碳包覆金属纳米球与硒粉的质量比为1:1-1:3，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任一项所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法制备得到一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球。
9.一种权利要求8所述的硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的用途，其特征在于：所述硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球用于制备钠离子电池的负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，锌和钴的金属盐为六水合硝酸锌及六水合硝酸钴，配体为对苯二甲酸，有机混合溶液为n,n-二甲基甲酰胺和甘油。
3.根据权利要求2所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：金属盐与配体的摩尔质量比为1:1-1:2，其中，六水合硝酸钴和六水合硝酸锌的摩尔质量比为1:1-3:1。
4.根据权利要求2所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，30-60mln，n-二甲基甲酰胺和15-30ml甘油溶解0.3-0.6mmol六水合硝酸锌、0.6-1.2mmol六水合硝酸锌及0.9-1.8mmol对苯二甲酸。
5.根据权利要求1所述的一种硒化钴/硒化锌@多孔碳纳米球的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉程，项娟，崔接武，宋礼，魏世强，余东波，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。