[发明专利]一种金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维的制备方法，所述金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维以MOF晶体粉末与氧化石墨烯通过复合得到的纤维状复合物为前驱体，经过煅烧得到。本发明制备方法操作简单、条件温和、形貌可调、结构可控、组分分布均匀，保留了石墨烯和以MOF晶体为模板得到的金属硫化物多孔框架的结构完整性，兼具了石墨烯和金属硫化物多孔框架的优异性能，能够批量化或工业化生产，且其作为锂离子电池负极材料，性能优异，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料合成领域，尤其是涉及一种金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维的制备方法及其应用。

背景技术

随着储能技术的发展，锂离子电池已经成为了最热门的移动储能设备。锂离子电池具有高比能量、长循环寿命、高比功率、高安全性、无记忆效应和高输出电压等优点，广泛应用于电脑、手机、电动汽车等移动电子设备中。随着人们对储能设备的需求不断增长，现有的锂离子电池性能已无法满足人们的需求。

由于过渡金属硫化物其理论比容量高、硫的来源广泛，目前过渡金属硫化物作为锂离子电池的电极材料己经引起了人们广泛的注意。然而过渡金属硫化物负极材料存在着导电性差以及在锂离子电池充放电过程中金属硫化物颗粒易团聚等缺点严重阻碍了其直接作为锂离子电池负极材料的应用。

金属-有机框架材料(Metal-organic frameworks, MOF)是一种多维周期性的多孔骨架材料，主要由过渡金属离子与有机配体通过络合作用配位而成。以MOF作为前驱体制备得到的多孔碳、金属硫化物复合材料等也被广泛应用于清洁能源存储与转化系统，如锂电池，燃料电池以及超级电容器等。

石墨烯拥有高的理论表面积、高导电性等优点，是理想的电极材料。将金属硫化物与石墨烯复合，得到的锂离子负极材料能够有效的解决金属硫化物导电性差、充放电过程中金属硫化物颗粒易团聚等问题。由湿法纺丝法制备所得的多孔金属硫化物/石墨烯复合纤维能够兼具各组分的结构优势，同时具有纤维材料的结构特性，在环境、能源、柔性器件等领域具有良好的应用前景。因此，开发一种温和、简单、普适的方法，构筑组份分布均匀，形貌和结构可控的金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维具有十分重要的意义。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中二维和三维石墨烯复合材料力学强度、导电性以及柔韧性不高的问题，提供一种金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维的制备方法及其应用，相比于传统的二维、三维石墨烯复合材料，金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维具有高力学强度、高导电性以及高柔韧性等特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维的制备方法，所述金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维为MOF晶体粉末与氧化石墨烯通过复合得到的纤维状前驱体经过煅烧得到的金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维。

一种金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：

(1)取MOF晶体粉末和浓度为0.1~100 mg/mL的氧化石墨烯分散液于密闭条件下混合，搅拌均匀得纺丝液；其中，所述MOF晶体粉末和氧化石墨烯的投料质量比为（0.1～10）：1；

(2)将上述纺丝液经过湿法纺丝得金属硫化物多孔框架/石墨烯复合纤维前驱体；