[发明专利]磷掺杂MoS2

说明书

本发明提供了一种比例可控的磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片的制备方法，包括制备氧化石墨烯；采用水热法将Mo源负载在氧化石墨烯上制备MoS₂负载石墨烯；采用气相沉积法将磷掺杂到MoS₂负载石墨烯上，获得磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片。该纳米片用于钠离子电池的电极材料具有优良的储能性能。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体为一种比例可控的磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片的制备方法及储能方面的应用。

背景技术

随着电子信息时代的来临，人们对电子产品的需求越来越大，锂离子电池作为储能元件，广泛应用于便携式电子产品中。由于锂离子自然资源匮乏且成本高，极大地限制了锂离子储能设备的大规模应用，因此，寻找一种可替代锂源的金属至关重要。钠离子电池因资源丰富且成本低廉，以及Li和Na元素相似的化学性质，引起了人们极高的关注。

近年来，层状过渡金属化合物，特别是MoS₂，由于其独特的层状结构和电子性质，被认为是良好的电极材料。研究表明，MoS₂具有670 mAh·g^-1的理论比容量，是传统石墨碳的2倍。众所周知，MoS₂的电化学性能差的主要原因是由于钠离子在嵌入和脱出过程中导致MoS₂体积膨胀，继而造成电极材料粉碎所致。因此，构建具有特殊的结构对于提升MoS₂的电化学性能至关重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片的制备方法，通过本发明的制备方法获得一种磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片，且所掺杂的磷元素比例可控，该纳米片能够用作钠离子电池中的电极材料，提高电极材料的稳定性和储能性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备氧化石墨烯；

（2）采用水热法将Mo源负载在氧化石墨烯上制备MoS₂负载石墨烯；

（3）采用气相沉积法将磷掺杂到MoS₂负载石墨烯上，获得磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片；

所述步骤（3）的具体过程为：将步骤（2）制备的MoS₂负载石墨烯和磷源分别放置在瓷舟中，将两个瓷舟上下放置在管式炉中，在惰性气体保护下煅烧，获得磷掺杂MoS₂负载石墨烯纳米片。

作为本发明优选的，所述步骤（1）中所制备的氧化石墨烯的表面带负电。

作为本发明优选的，所述步骤（1）的具体过程为：将质量浓度为98%的浓硫酸放置在冰水浴中，往浓硫酸中加入鳞片石墨，搅拌20~30 min；然后再加入高锰酸钾，搅拌1~3 h后，转移到35℃的恒温水浴锅中匀速搅拌，直至溶液变成粘稠的黄褐色；反应结束后往溶液中加入去离子水并不断搅拌，直至冷却至室温；再加入质量分数为30%的H₂O₂，搅拌均匀，最后用质量分数为5%的稀盐酸和去离子水洗涤，真空冷冻干燥，获得氧化石墨烯。上述制备氧化石墨烯水溶胶的方法为优化改进的Hummer's法。

作为本发明优选的，所述步骤（2）的具体过程为：将步骤（1）制得的氧化石墨烯超声分散在去离子水中，再加入四水合钼酸铵，搅拌均匀后加入硫脲；将上述混合溶液转移至反应釜中，在200℃下恒温24 h；反应结束后，用去离子水洗涤，真空冷冻干燥获得MoS₂负载石墨烯。