一种利用可控软模板溶剂热制备超薄MgS@C纳米片的方法

摘要

本发明提供一种利用可控的软模板溶剂热制备超薄MgS@C纳米片的方法，将镁盐加入到油胺中，进行磁力搅拌，然后向其中通入惰性气体Ar气，将该溶液逐步加热，使镁盐全部溶解变成透明溶液；向上述溶液中注射1~1硫醇，在该温度条件下磁力搅拌，再加热到220~250℃，反应混合物在该温度下保持20~30 min，然后自然冷却至室温；将所得溶液滴加到液态烷烃中，将沉淀物离心分离，将所得产物在真空烘箱60~80℃中干燥，得MgS@C。该纳米薄片二维结构不仅有利于活性物质与电解液的充分接触，而且有利于缩短电子的扩散速度，进而提高材料的电化学性质。在0.5 C充放电倍率下，MgS@C首次放电比容量约为187 mAh/g，经过50次循环后，MgS@C的放电比容量约为110 mAh/g左右。

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁离子正极材料的制备方法，特别是涉及一种利用可控软模板溶剂热制备超薄MgS@C纳米片的方法。

背景技术

随着人类社会的发展，全球能源资源的短缺与人们对能源的需求量日益增加的矛盾越来越尖锐。开发具有高能量密度的电池体系成为当前电源系统的主要目标。虽然具有比能量高和环境友好等特点的锂离子电池已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式移动电器，以及电动自行车和电动汽车的动力电源。但是由于锂离子电池的安全性一直没有好好的解决，锂离子电池作为动力电池的应用依然还存在很多工作要做。作为地球上储量最丰富的轻金属元素之一的镁，由于其良好的物化性能被广泛应用于很多领域。现在对于二次镁电池的研究很多，都是基于二次锂离子电池之上的。由于在元素周期表中镁和锂处于对角线位置，除了它们具有类似的原子半径和化学性质之外，镁的熔点（648.8 ℃）比锂的熔点（180.5 ℃）要高的多，也没有锂的金属活动性强，所以安全性上二次镁电池要更好。虽然质量比容量没有锂（3862 mAhg^-1）那么高，但也相当可观(2205>-1)。而且我国镁资源极其丰富，镁价格上要远远低于锂,>

硫化镁是一种立方晶系结构的硫化物，常用作宽能带间隙的半导体，目前也可以作为镁离子电池正极材料，该材料被认为是一种具有前途的镁离子正极材料。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种利用可控的软模板溶剂热制备超薄MgS@C纳米片的方法。

一种利用可控的软模板溶剂热制备超薄MgS@C纳米片的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

（1）将0.02~0.025 mmol镁盐加入到10~15 mL油胺中，进行磁力搅拌，然后向其中通入惰性气体Ar气20~30 min，将该溶液逐步加热到120~150℃，使镁盐全部溶解变成透明溶液；

（2）向上述溶液中注射1~1.5 mL硫醇，在该温度条件下磁力搅拌30~60 min，然后再加热到220~250℃，反应混合物在该温度下保持20~30 min，然后自然冷却至室温；

（3）将步骤（2）所得溶液滴加到液态烷烃中，将沉淀物离心分离，将所得产物在真空烘箱60~80℃中干燥，得MgS@C。

所述的镁盐为硝酸镁、氯化镁、醋酸镁、柠檬酸镁、甲酸镁、乳酸镁或异丙醇镁中的一种或其组合。

所述的硫醇为十二烷基硫醇、月桂基硫醇、1-二十二烷基硫醇中的一种或其组合。

所述的液态烷烃为戊烷、己烷、叔丁烷中的一种或其组合。

本发明提供一种利用可控软模板溶剂热制备超薄的具有碳包覆的硫化镁纳米片（MgS@C）的方法，其中模板剂作为硫源和碳源，该纳米薄片二维结构不仅有利于活性物质与电解液的充分接触，而且有利于缩短电子的扩散速度，进而提高材料的电化学性质。在0.5 C充放电倍率下，MgS@C首次放电比容量约为187 mAh/g，经过50次循环后，MgS@C的放电比容量约为110 mAh/g左右。

附图说明

图1为实施例1MgS@C材料的循环寿命图。

具体实施方式

本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。

实施例一：

将0.02 mmol醋酸镁加入到10 mL油胺中，进行磁力搅拌，然后向其中通入惰性气体Ar气20 min，将该溶液逐步加热到120 ℃，使醋酸镁全部溶解变成透明溶液；向上述溶液中注射1 mL十二烷基硫醇，在该温度条件下磁力搅拌30 min，然后再加热到220 ℃。反应混合物在该温度下保持20 min，然后自然冷却至室温；将步骤（2）所得溶液滴加到己烷中，将沉淀物离心分离，将所得产物在真空烘箱60 ℃中干燥，得MgS@C。图1为MgS@C材料的在0.5 C充放电倍率下的循环寿命图，MgS@C首次放电比容量约为187 mAh/g，经过50次循环后，MgS@C的放电比容量约为110 mAh/g左右。

实施例二

将0.025 mmol硝酸镁加入到15 mL油胺中，进行磁力搅拌，然后向其中通入惰性气体Ar气30 min，将该溶液逐步加热到120 ℃，使硝酸镁全部溶解变成透明溶液；向上述溶液中注射1.5 mL月桂基硫醇，在该温度条件下磁力搅拌30 min，然后再加热到220 ℃。反应混合物在该温度下保持20 min，然后自然冷却至室温；将步骤（2）所得溶液滴加到叔丁烷中，将沉淀物离心分离，将所得产物在真空烘箱60 ℃中干燥，得MgS@C。

实施例三

将0.025 mmol柠檬酸镁加入到15 mL油胺中，进行磁力搅拌，然后向其中通入惰性气体Ar气30 min，将该溶液逐步加热到150 ℃，使柠檬酸镁全部溶解变成透明溶液；向上述溶液中注射1.5 mL1-二十二烷基硫醇，在该温度条件下磁力搅拌30 min，然后再加热到240 ℃。反应混合物在该温度下保持20 min，然后自然冷却至室温；将步骤（2）所得溶液滴加到己烷中，将沉淀物离心分离，将所得产物在真空烘箱80 ℃中干燥，得MgS@C。