[发明专利]一种硫掺杂ReSe2

说明书

本发明公开了一种硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料的制备方法，以MXene为主要基底，将合成的ReSe₂负载在MXene上，将硫元素掺杂到ReSe₂/MXene复合物中，经热处理反应制得硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料。所述硫掺杂ReSe2/MXene复合材料导电性佳，层间距增大，比表面积大。MXene特殊的层状结构有效减缓在循环充放电过程中由于负极材料的团聚或体积膨胀而带来的电学性能下降、结构塌陷等问题；ReSe₂的负载有效提高了层间距，增大比表面积；进一步地，硫元素的掺杂使ReSe₂/MXene复合材料暴露更多活性位点与空位，提高材料的储钾性能。MXene，ReSe₂，硫原子之间以弥补各自的缺陷和不足，具有协同增效作用，最大程度地提高了复合材料的储钾性能，比容量、充放电稳定性、电子转移速率等性能。同时，制备工艺简单，性能可控。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池已经在便携电子通讯设备和电动汽车等领域得到了高速发展，然而目前锂资源在地球储量较少，且随着电池需求的增加使锂资源日益减少，很大程度地限制了电池技术的持续发展。因此需要开发一种新型电池，以减少锂离子的使用。钾与锂同为第一主族元素，他们具有相似的储量和电位，而且钾离子具有较高的电位平台、能量密度和丰富的存储量，因而具有巨大的发展潜力。但在实际应用中，钾离子电池仍面临着巨大的挑战。

MXene是一种由过渡金属碳化物和氮化物或碳氮化物构成的化合物，其形态类似手风琴且材料表面有丰富官能团。将其作为电池材料，具有以下优势：①其特殊的结构表现出超高的比表面积，增加了更多的活性位点和离子接触面积；②其较好的导电性能使离子移动阻力小，从而降低反应动力学；③其表面官能团可以增加材料亲水性等。但MXene的电化学性能仍存在一些缺陷，比如：层间距较小、活性位点不足、导电性差等。

ReSe₂是典型的二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)，其呈现一种三明治结构，其中每层之间具有微弱的相互作用力(范德华力)，可以允许离子的插入而不造成明显的破坏。作为负电极材料，具有优异的电化学性能，但导电性差和容易团聚等缺陷严重限制了其发展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料。本发明的另一目的在于提供上述硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料的制备方法。进一步的，本发明提供一种硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料的应用，将所述硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料用于钾离子电池负极。

本发明采用以下技术方案：

一种硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料的制备方法，所述制备方法属于溶剂热法，具体包括以下步骤：

(1)将ReSe₂纳米颗粒、适量溶剂和水充分混匀，得到分散液；

(2)将MXene纳米片、分散液、硫源和水混合，并在20℃-50℃下超声处理0.5-1 h，配制成浓度为1-100mg/ml的混合液，然后搅拌1-5h；

(3)将搅拌后的混合液移入反应釜在微波加热箱中，加热至150-250℃下反应 10-24h，并自然冷却至室温，离心，用清洗剂反复洗涤，然后在真空干燥箱中烘干，得到粗产物；

(4)将步骤(3)得到的粗产物进行研磨，使其分布均匀，并放入刚玉方舟中，在通入保护气体的管式炉中加热至200-300℃，煅烧2-4h，自然冷却至室温后收集煅烧产物，得到硫掺杂ReSe₂/MXene复合材料。