[发明专利]含有多硫化物捕获剂的蛋黄-壳结构、其制备方法及其用途

权利要求书

1.一种具有蛋黄-壳结构的多孔材料，所述多孔材料包括：

(a)单质硫纳米结构；

(b)含碳多孔壳，所述含碳多孔壳具有外表面和限定并包围壳内部的中空空间的内表面，其中所述单质硫纳米结构包含在中空空间中；和

(c)多硫化物捕获剂。

2.根据权利要求1所述的多孔材料，其中所述多硫化物捕获剂嵌入含碳多孔壳中、与含碳多孔壳的内表面接触、包含在中空空间中、和/或与单质硫纳米结构接触、或其任何组合。

3.根据权利要求2所述的多孔材料，其中所述多硫化物捕获剂包含于中空空间中和/或与单质硫纳米结构接触。

4.根据权利要求1所述的多孔材料，其中所述多硫化物捕获剂是金属氧化物。

5.根据权利要求4所述的多孔材料，其中所述金属氧化物包括MgO、Al₂O₃、CeO₂、La₂O₃、SnO₂、Ti₄O₇、TiO₂、MnO₂或CaO或其任何混合物或共混物。

6.根据权利要求5所述的多孔材料，其中所述金属氧化物是Al₂O₃、TiO₂或其混合物。

7.根据权利要求1所述的多孔材料，其中所述单质硫纳米结构由金属硫化物得到。

8.根据权利要求7所述的多孔材料，其中所述金属硫化物包含过渡金属，所述过渡金属选自锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、铅(Pb)、银(Ag)、镉(Cd)或其任何混合物或共混物。

9.根据权利要求8所述的多孔材料，还包括蜂窝结构，使得材料包括壳内部的多个中空空间和多个单质硫纳米结构，其中每个中空空间包括包含于中空空间中的单质硫纳米结构。

10.根据权利要求9所述的多孔材料，其中所述材料包含于储能装置或锂-硫二次电池的电极、阴极中。

11.一种制备权利要求1所述的多孔材料的方法，所述方法包括：

(a)获得核-壳材料，其包括单质硫前体材料核、包围核的含碳壳和多硫化物捕获剂和/或多硫化物捕获剂前体材料；

(b)热处理核-壳材料以(i)形成含碳多孔壳，并任选地(ii)使多硫化物捕获剂前体材料氧化以形成多硫化物捕获剂；和

(c)使核-多孔壳材料经历足以使单质硫前体材料核氧化的条件，以形成包含于多孔壳的中空空间内的单质硫纳米结构。

12.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(a)中的核-壳材料通过以下方式获得：

(i)用多硫化物捕获剂和/或多硫化物捕获剂前体材料涂覆单质硫前体材料核；和

(ii)在经涂覆的单质硫前体材料核周围形成含碳壳。

13.根据权利要求12所述的方法，其中用多硫化物捕获剂和/或多硫化物捕获剂前体材料涂覆多个单质硫前体材料核，其中含碳壳包围多个经涂覆的单质硫前体材料核。

14.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(a)中的核-壳材料通过以下方式获得：

(i)获得分散有硫源和金属源的包含多硫化物捕获剂和/或多硫化物捕获剂前体材料的分散体；和

(ii)在所述分散体周围形成含碳壳。