[发明专利]一种核壳结构二硒化钴颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构二硒化钴颗粒及其制备方法和应用。本发明的核壳结构二硒化钴颗粒的制备方法包括以下步骤：1)ZIF‑67的制备；2)ZIF‑67@ZIF‑8的制备；3)ZIF‑67@ZIF‑8@ZIF‑67的制备；4)以ZIF‑67为核、ZIF‑8和ZIF‑67交替包覆的多层核壳结构复合颗粒的制备；5)将多层核壳结构复合颗粒和硒粉混合均匀后置于保护气氛中，升温进行退火，蒸发掉大部分的ZIF‑8。本发明将核壳结构二硒化钴颗粒制作成钠离子电池负极材料，并组装成钠离子电池。本发明的核壳结构二硒化钴颗粒的比表面积大、结构稳定，用作钠离子电池负极材料不仅可以提高钠离子电池的比容量，而且可以提高钠离子电池的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种核壳结构二硒化钴颗粒及其制备方法和应用，属于钠离子电池技术领域。

背景技术

金属钠在地球上的存储量很大，分布广泛，提炼简单，钠和锂在元素周期表中处于同一主族，具有类似的物理化学性质，钠离子电池具有与锂离子电池类似的工作原理，且金属钠的价格比金属锂便宜很多，所以钠离子电池被认为是可以取代锂离子电池的新一代储能器件。钠离子电池的性能与负极材料的性能直接相关，而由于钠离子的半径大于锂离子，锂离子电池负极材料并不能直接转用于钠离子电池，所以需要开发适合钠离子电池的负极材料。

MOFs(金属有机骨架化合物)是近二十年来发展最为迅速的多孔材料，同时含有过渡金属元素和有机基团，具有优异的孔道结构和规则的形貌特征，而在惰性气体或者氨气等条件下以MOFs为前驱体或牺牲模板经过高温碳化技术制备的多孔碳/金属化合物复合材料可以用做电极材料，具有很好的应用前景。然而，现有的由MOFs制备的材料用作钠离子电池负极材料组装成的钠离子电池存在充放电比容量较低、倍率性能较差、循环性能较差等问题，无法很好地满足实际应用需求。

因此，亟需开发一种性能更加优异的钠离子电池负极材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构二硒化钴颗粒及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种核壳结构二硒化钴颗粒的制备方法，包括以下步骤：

1)将可溶性钴盐和2-甲基咪唑分散在溶剂中，充分反应，得到沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-67；

2)将ZIF-67分散在溶剂中，再加入可溶性锌盐和2-甲基咪唑，充分反应，在ZIF-67外包覆沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8，得到ZIF-67@ZIF-8；

3)将ZIF-67@ZIF-8分散在溶剂中，再加入可溶性钴盐和2-甲基咪唑，充分反应，在ZIF-67@ZIF-8外包覆ZIF-67，得到ZIF-67@ZIF-8@ZIF-67；

4)参照步骤2)和步骤3)的操作，得到以ZIF-67为核、ZIF-8和ZIF-67交替包覆的多层核壳结构复合颗粒；

5)将多层核壳结构复合颗粒和硒粉混合均匀后置于保护气氛中，升温进行退火，蒸发掉大部分的ZIF-8，得到核壳结构二硒化钴颗粒。

优选的，所述可溶性钴盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的至少一种。

优选的，所述可溶性锌盐为硝酸锌、硫酸锌、氯化锌、乙酸锌中的至少一种。

优选的，步骤1)所述可溶性钴盐中的钴离子、2-甲基咪唑的摩尔比为1：(4～8)。

优选的，步骤2)所述ZIF-67、可溶性锌盐的质量比为1：(1.5～2.0)。

优选的，步骤2)所述可溶性锌盐中的锌离子、2-甲基咪唑的摩尔比为1：(1.8～2.2)。

优选的，步骤3)所述ZIF-67@ZIF-8、可溶性钴盐的质量比为1：(1.5～2.0)。