[发明专利]一种异质结构纳米线的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种异质结构纳米线的制备方法及应用，包括如下步骤：将可溶性钴盐、氮三乙酸加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，再加入异丙醇得到混合溶液；将混合溶液进行水热反应，反应结束后，得到钴酸锌前驱体产物；将钴酸锌前驱体产物进行真空干燥；将真空干燥后的钴酸锌前驱体产物、升华硫置于容器中升温煅烧，退火；将退火处理后的样品、高铼酸铵、硫脲、盐酸羟胺加入到去离子水中，充分搅拌2h，水热反应后用烘箱干燥，得到Cosubgt;1‑x/subgt;S@ReSsubgt;2/subgt;。本发明通过简单的水热法制备钴酸锌前驱体和Cosubgt;1‑x/subgt;S@ReSsubgt;2/subgt;，合成简单易于大量制备，有效降低副产物的产生，可以稳定高效的制备样品，且样品产率高，制备的样品电性能良好，对环境友好，可用于大批量工业生产。

技术领域

本发明涉及钠离子电池材料制备技术领域，具体涉及一种异质结构纳米线的制备方法及应用。

背景技术

当前，随着能源消费时代的快速发展与非再生能源的日益减少，为实现人类命运共共同体，全世界科学家都致力于寻找一种新型储能技术。目前，储能技术多种多样，电化学储能技术因其操作简便和安全性高，一直备受关注。锂离子电池由于具有高能量密度等优点，被应用于许多领域，然而地球上的锂资源将会很快耗尽，需要寻找一种可替代的二次电池。近年来，科学家发现钠具有与锂相似的理化性质以及在全球的含量丰富，并钠离子电池拥有高比能量、长循环寿命、无记忆效应和无污染等优点，是未来大规模发展储能的必然趋势。钠离子电池主要由正极、隔膜、负极以及电解液组成，其中电极材料的选择会影响钠离子电池电池储钠性能。目前，科学家发现使用异质结构的纳米线作为钠离子电池的电极材料，不仅有较高的理论能量密度和较低的电池成本，还在储能电池方面展现出很好的发展潜力。

现有技术中有采用共沉淀制备铁酸钠-铁酸镧异质结构纳米电极材料的方法，金属盐为硝酸镧和硝酸铁，沉淀剂为可以提供钠元素的氢氧化钠。但是沉淀剂的加入可能会使局部浓度过高，产生团聚或组成不均匀，工艺复杂，不利于大量工业化生产；且原材料用到的硝酸镧的熔点较低，温度过高会导致它加剧燃烧；硝酸铁不能加到强碱性氢氧化钠溶液中，两种原材料都对环境产生很大的危害。

现有技术中还有采用通过一种优化的吡咯聚合工艺实现吡咯在一维纳米线表面的均匀聚合，通过十二烷基苯磺酸钠、六氯化钨均匀溶液从而制备出聚吡咯壳层覆盖均匀且壳层形貌可调控的一维氧化钨/聚吡咯核壳异质结构纳米线。但是六氯化钨价格昂贵，属于易挥发性的固体，不易于大量制备；吡咯单体作为原材料进行实验前需要重新蒸馏才可使用，因为吡咯长时间暴露在空气中容易聚合成聚吡咯，增加操作步骤，十六烷基苯磺酸钠易吸潮结块，且十六烷基苯磺酸钠中的磺基会被六氯化钨中的氯原子取代，生成磺酰氯；过硫酸钠分解产生的气体污染大气环境。

因此，亟需一种能降低副产物的产生，减少了对环境的危害且大大地降低合成成本，易于工业化的制备工艺。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种异质结构纳米线的制备方法及应用，通过简单的水热法制备钴酸锌前驱体和Co_1-xS@ReS₂，同时减少了对环境的危害，简化了合成步骤，延长了电池的周期寿命，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种异质结构纳米线的制备方法，所述异质结构纳米线的形貌均一，所述纳米线直径为200-300nm，厚度为2-3nm，其表面生长有弯曲致密的二硫化铼纳米片。

优选的，所述制备方法包括如下步骤：

S1、将可溶性钴盐、氮三乙酸加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，再加入异丙醇得到混合溶液；

S2、将混合溶液进行水热反应，反应结束后，得到钴酸锌前驱体产物；

S3、将钴酸锌前驱体产物进行真空干燥；

S4、将真空干燥后的钴酸锌前驱体产物、升华硫置于容器中升温煅烧，退火；