[发明专利]FeS

说明书

本发明公开了一种FeS₂纳米晶的合成方法，其包括：将硫源与铁源在水中混合，并在100～200℃水热反应8h以上，获得FeS₂前驱体；将所述FeS₂前驱体在保护性气氛中于400～600℃高温晶化0.5h以上，获得FeS₂纳米晶；其中所述硫源包括可溶性多硫化物，所述铁源包括可溶性铁盐和/或可溶性亚铁盐。本发明提供了一种低成本绿色合成高质量FeS₂纳米晶的方法，其原料易得，制备过程简单，易规模化生产，且制备的FeS₂纳米晶表现出优异的光学和电化学性能。可被广泛应用于光电化学装置与可充Li/FeS₂电池等储能设备中。

技术领域

本发明具体涉及一种FeS₂纳米晶及其合成方法与应用，例如在锂硫电池中的应用。

背景技术

后过渡金属硫化物由于具有独特的光学、电学和磁学性质，以及价格低廉、环境友好和资源丰富等优势而引起了人们广泛的关注，逐渐成为储能材料、光催化材料、光伏材料、磁材料等领域的研究热点。其中二硫化亚铁(FeS₂)由于具有高的理论储锂容量(894mAh g^-1)、组成元素廉价无毒等优点而迅速引起了科研界和产业界的关注和重视，逐渐成为新一代高能量密度电池的研究重点之一。然而，目前天然FeS₂杂质含量高，颗粒不均匀，性能不稳定，其作为正极材料实际能达到的容量远远低于其理论比容量，并且循环稳定性差，这些都阻碍了可充Li/FeS₂储能电池的产业化应用。

而当前合成的FeS₂通常纯度不够高，尺寸和形貌均一性不够好，导致其器件性能稳定性比较差。同时现有的FeS₂制备工艺通常要用到昂贵的表面活性剂、复杂前驱体、有毒有机试剂或溶剂等，工艺操作复杂，产率低，成本高，不利于大规模生产，也不利于环境保护。

因此发展低成本、性能好、环境友好的FeS₂的合成方法对于可充Li/FeS₂电池的商业化具有重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种FeS₂纳米晶及其合成方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明实施例提供了一种FeS₂纳米晶的合成方法，其包括：

将硫源与铁源在水中混合，并在100～200℃水热反应8h以上，获得FeS₂前驱体；

将所述FeS₂前驱体在保护性气氛中于400～600℃高温晶化0.5h以上，获得FeS₂纳米晶；

其中所述硫源包括可溶性多硫化物，所述铁源包括可溶性铁盐和/或可溶性亚铁盐。

本发明实施例还提供了一种FeS₂前驱体的合成方法，其包括：将硫源与铁源在水中混合，并在100～200℃水热反应8h～48h，获得FeS₂前驱体，所述硫源包括可溶性多硫化物，所述铁源包括可溶性铁盐和/或可溶性亚铁盐。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的FeS₂纳米晶，其为立方相晶体，粒径为200nm～300nm，在1C倍率下循环500圈的容量保持在300mAh g^-1以上，库伦效率在99％以上。

本发明实施例还提供了所述FeS₂纳米晶于制备锂离子电池、光电化学装置中的用途。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：