[发明专利]一种SnS-Fe1-x

说明书

本发明提供一种SnS‑Fe_1‑XS双硫化物异质结的合成方法，包括如下步骤：构建前驱体FeSnO(OH)₅纳米级立方块；异质结胞元构建，使用多巴胺对FeSnO(OH)₅纳米级立方块进行包覆；硫化处理，在惰性气体保护下，将硫源和包覆后的前驱体混合并加热，硫源热解并与前驱体发生硫化反应，使前驱体FeSnO(OH)₅转化为呈异质分布的SnS‑Fe_1‑XS，外层包裹的多巴胺转化为碳层，进而合成得到SnS‑Fe_1‑XS双硫化物异质结。本发明提供的SnS‑Fe_1‑XS双硫化物异质结的合成方法，制得的异质结可提升SnS负极材料的导电性及离子/电子传输效率，有效缓解材料在储能过程中发生的体积膨胀问题，从而可提升SnS负极材料的循环性、稳定性等电化学性能。本发明还提供一种SnS‑Fe_1‑XS双硫化物异质结及其应用。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种SnS-Fe_1-XS双硫化物异质结及其合成方法和应用。

背景技术

面对化石能源危机及生态环保问题带来的不断挑战，可循环清洁能源领域的研究成为未来能源发展的趋势，在诸多方法中，可充电电池成为能源发展领域至关重要的内容之一。在诸多可充电电池中锂离子电池因其能量密度大、使用寿命长等优势受到了广泛认可，并步入商业化生产，涉及民用、医疗、航天、军事等诸多领域，已成为当下社会生产不可或缺的部分。与此同时，为了解决锂元素在地壳分布不均及稀缺等问题，钠离子电池、锌离子电池的研发也随之而来。然而随着人类技术的提升，设备对储能系统提出了更高的要求，高能量密度、良好循环性安全性、优异的充放电性能的储能需求也日益迫切。为了解决这方面的需求，寻求高性能的储能材料成为重要解决手段之一，尤其是负极储能材料。

发展至今，商品化锂离子电池的负极材料大多使用碳基材料，例如石墨。但是石墨负极材料的容量偏低(理论容量仅为372mAh g^-1)，远不及当下发展趋势的需求。此外，由于结构限制及材料自身因素，石墨材料在钠离子、锌离子电池领域的应用结果也十分不理想。因此开发具有高性能负极材料是推动可充电电池发展的有效手段之一。

诸多负极储能材料中，SnS由于其层状结构特征及较高理论容量被视为理想的负极材料之一。然而，SnS自身属于半导体材料，导电性较差，影响了电池在充放电过程中电子/离子的传输效率。另一方面，电池的充放电过程要依靠离子(锂离子、钠离子、锌离子等)在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富离子状态；放电时则相反。这个过程中SnS会发生严重的体积膨胀，造成材料结构的破坏导致电池容量及寿命的严重下降。因此，SnS作为负极材料在实际应用中受到了严重阻碍。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的材料解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种SnS-Fe_1-XS双硫化物异质结的合成方法，制得的异质结可提升SnS负极材料的导电性及离子/电子传输效率，有效缓解材料在储能过程中发生的体积膨胀问题，从而可提升SnS负极材料的循环性、稳定性等电化学性能。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种SnS-Fe_1-XS双硫化物异质结的合成方法，包括如下步骤：

构建前驱体FeSnO(OH)₅纳米级立方块；

异质结胞元构建，使用多巴胺对FeSnO(OH)₅纳米级立方块进行包覆；