[发明专利]一种二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料及其制备方法，二硫化钼/二硫化锡为水平界面接触式生长，二硫化钼/二硫化锡生长于石墨烯的表面；以氧化石墨烯为碳源，五水四氯化锡为锡源，二水钼酸钠为钼源，硫代乙酰胺为硫源，将碳源、锡源、钼源、硫源依次加入去离子水中，在200℃下保温16h的条件下合成二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料；制备出的二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料具有稳定结构，导电率高，比表面积大，电化学性能优异等优点；该制备方法对反应条件要求低，操作简单，产率高，可重复性好。

技术领域

本发明属于新能源材料中锂（钠）离子电池负极材料领域，具体涉及一种二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着移动电子设备、儿童玩具、电动车、航空航天等领域的快速发展，对电池的性能提出了越来越高的要求。而传统的镍氢电池、镍镉电池和铅酸蓄电池由于使用寿命短、自身能量密度小、环境污染严重等缺点注定将被淘汰。而锂（钠）离子电池能克服这些缺点，且具有极大的提升空间，关键因素在于电极材料的选择与设计。

传统的电极材料中，商业化的锂离子电池石墨负极具有相对较低的理论比容量（372mAh/g），已无法满足人类社会对能量储存的需求，其它可选择的优良电极材料有待探索。作为金属硫化物的典型代表，二硫化锡和二硫化钼均由两个硫原子层夹着一个相应金属原子层的“三明治”式层状结构，相邻原子层之间由弱的范德瓦尔斯力相连。二硫化锡和二硫化钼层间距较大，分别为0.59nm和0.62nm，而锂离子和钠离子的尺寸分别为0.212nm和0.152nm，因而在电化学反应中有利于锂（钠）离子的嵌入和脱出；二硫化锡（~645mAh/g）和二硫化钼（~670mAh/g）具有较高的相对理论容量。然而作为电极材料，单纯二硫化锡或单纯二硫化钼在锂（钠）离子电池应用中存在一些缺点：体积变化率过大致使自身结构被破坏，进而导致电池可逆容量衰减过快和循环过程中稳定性较差，自身固有电导率较低导致电池的高倍率性能较差，最终使得电池无法满足实际应用的高需求。作为碳材料的典型代表，石墨烯是单层碳原子sp²杂化成型的六角型蜂巢晶格，具有良好的导电率、极高的电荷迁移率、较大的比表面积等优点。在锂（钠）离子电池电极材料合成中，引入柔性的高电导率的二维石墨烯材料成为解决其应用难题的方案之一。

将金属硫化物和石墨烯进行合理设计已成为研究的热点，将二硫化锡和二硫化钼与石墨烯进行复合，可以有效缓解锂（钠）离子电池电极材料的体积膨胀问题，进而有效提高材料的储锂（钠）性能和循环稳定性；另外亦可提高材料的导电率，进而提高锂（钠）离子电池的倍率性能，这是非常有意义的。

发明内容

基于现有技术中存在的锂（钠）离子电池电极材料在电化学反应中体积变化率大所导致的自身结构被破坏和其本身固有的电导率低所导致的高倍率性能差的问题。本发明的目的在于提供一种二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料及其制备方法；制备出的二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料具有结构稳定，导电率高，比表面积大，电化学性能优异等优点；该制备方法对反应条件要求低，操作简单，产率高，可重复性好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料，所述的二硫化钼/二硫化锡为水平界面接触式生长，二硫化钼/二硫化锡生长于石墨烯的表面。

所述的一种二硫化钼/二硫化锡/石墨烯复合材料的制备方法具体为：

步骤一：将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散均匀后得到混合物A；

步骤二：将五水四氯化锡加入混合物A中，持续搅拌使其完全溶解，得到混合物B；

步骤三：将二水钼酸钠加入混合物B中，持续搅拌使其完全溶解，得到混合物C；

步骤四：将硫代乙酰胺加入混合物C中，持续搅拌使其完全溶解，得到混合物D；