[发明专利]一种S包覆的中空C3N4纳米陶瓷球体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体及其制备方法，该方法包含：(1)将粒径为70～80nm的SiO₂介孔纳米球在500～570℃保温去除杂质，将三聚氰胺混合进该SiO₂介孔纳米球中，在空气氛围下于500～570℃保温，采用KOH溶液去除SiO₂，得到中空C₃N₄纳米陶瓷球体；(2)将所述中空C₃N₄纳米陶瓷球体与S混合，于150～180℃保温，获得S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体。本发明的S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体用于电极提高了电池的比容量，同时具有较好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种C₃N₄纳米陶瓷球体，具体涉及一种S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，环境污染日益严重，特别是汽车产生的尾气。因此，电动汽车正在取代由汽油驱动的传统汽车。目前，针对电动汽车已经开发了许多能量存储系统，如锂离子电池、锂-硫电池和锂-空气电池等。在这些储能电池中，由于锂硫电池比容量高、能量密度高而最有前景应用于电动汽车。

然而，锂-硫电池也存在一些缺点，例如：

(1)电子电导率差导致活性物质利用率低，降低了比容量；

(2)多硫化物易溶于电解质，导致阴极与阴极之间严重的穿梭效应阳极；

(3)硫颗粒的体积变化将导致阴极的结构损坏。

上述这些问题都导致锂硫电池的循环性能差，只有处理这些问题才能改善电化学性能。

氮化碳(C₃N₄)是一种硬度可以和金刚石相媲美而在自然界中尚未发现的新的共价化合物，其一共有5种结构，它们分别是α相、β相、立方相、准立方相和类石墨相。其中，类石墨相(g-C₃N₄)的结构最稳定，其具有类似石墨的层状结构，并且包含了两种同素异形体，一种是以三嗪为结构单元连接形成，另一种是以3-s-三嗪为结构单元连接形成。

g-C₃N₄具有良好的光催化性能，能够吸收可见光、热稳定性和化学稳定性良好，但其导电性差，会阻碍电化学反应过程的进行，其常被用于作为光催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体及其制备方法，解决了现有锂-硫电池比容量低的问题，该S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体用于电极提高了电池的比容量，同时具有较好的循环稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体的制备方法，该方法包含：

(1)将粒径为70～80nm的SiO₂介孔纳米球在500～570℃保温去除杂质，将三聚氰胺混合进该SiO₂介孔纳米球中，在空气氛围下于500～570℃保温，采用KOH溶液去除SiO₂，得到中空C₃N₄纳米陶瓷球体；

(2)将所述中空C₃N₄纳米陶瓷球体与S混合，于150～180℃保温，获得S包覆的中空C₃N₄纳米陶瓷球体。