[发明专利]一种硒化锰纳米材料的制备方法及应用

说明书

一种硒化锰纳米材料的制备方法及应用，其中方法包括步骤：取四水合醋酸锰、硒粉、抗坏血酸、乙醇、辛胺加入反应容器内，室温搅拌混匀，待溶液呈现悬浮状乳浊液后，将反应容器密封并保温；保温结束后待反应容器冷却至室温后，将反应容器中的溶液转移至离心设备，离心分离以实现清洗，每次清洗时均加入由无水乙醇和环己烷混合形成的清洗溶剂；将清洗后的剩余物放置于真空干燥箱中干燥，得到粉末状的硒化锰纳米材料。本发明硒化锰纳米材料的制备方法，其利用溶剂热的合成方法制备得到高质量的硒化锰纳米材料，其具有很高的长径比；且本制备得到的硒化锰纳米材料应用于锂离子电池的正极和锂硫电池的隔膜，表现出优异的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成制备技术领域，具体涉及一种硒化锰纳米材料的制备方法及应用。

背景技术

随着社会经济的快速增长，人们对能源存储需求的急剧增大。而锂离子电池由于具有较高的能量密度和较长的使用寿命，因此被广泛应用于便携式笔记本电脑、移动电话、电动汽车以及医疗微电子设备等领域。

为了满足从个人设备到汽车的下一代电化学能量存储需求，仍需要提高电池的能量密度。优化锂离子电池和探索可以超越锂离子电池的高能替代品，锂硫电池由于在电动汽车、无人飞行器、卫星以及在恶劣条件下工作的其他能源存储设备的实际应用中具有广阔的前景，在过去五六年中受到了人们的特别关注，但其比容量低、较差的循环稳定性以及安全性问题等阻止了锂硫电池技术从实验室规模的演示向大规模生产的发展。为了制造出具有更高能量密度和具有长循环性能的锂硫电池，人们开始设计成分和结构优异的电极材料。随着纳米晶体可控合成技术的发展，人们发现将硫与纳米线结构复合形成具有三维结构的电子路径和相互连接的离子扩散通道可以优化电池的性能。

导电纳米晶体具有小尺寸、大比较面积、多孔结构可调节性以及具有吸附等独特的化学结合能力。在众多种类的纳米晶体中，过渡金属硫属化合物(硫化物、硒化物和碲化物)，由于其具有特殊的磁性、电学和光学性质而引起了人们更为广泛的关注。但是，具有不同形貌的纳米晶会表现出不一样的性质，与此同时，目前对于纳米晶体的合成方法较为复杂，并且不能很好地控制纳米晶的形貌和相态。因此，开发简单合成方法，使人们能够更易控制晶体的成核和生长，从而调节最终纳米晶体的形貌、大小与相态等，是本领域内目前研究的重要课题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种硒化锰纳米材料的制备方法及应用，以解决现有技术的纳米晶体的合成方法较为复杂，并且不能很好地控制纳米晶的形貌和相态的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种硒化锰纳米材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)取四水合醋酸锰、硒粉、抗坏血酸、乙醇、辛胺加入反应容器内，室温搅拌30-60min混匀，待溶液呈现悬浮状乳浊液后，将反应容器密封并在150～180℃的烘箱中保温72～120h，其中，以每毫摩尔的硒粉的用量为基准，对应其余原料的用量为：四水合醋酸锰1～2mmol、抗坏血酸0～50mg、乙醇0～5mL、辛胺15～18mL；

2)保温结束后待反应容器冷却至室温后，将反应容器中的溶液转移至离心设备，以8500～9000rpm的转速进行离心分离8～10min以实现清洗，反复清洗3～5次，且每次清洗时均加入由无水乙醇和环己烷混合形成的清洗溶剂；

3)将清洗后的剩余物放置于真空干燥箱中50-85℃干燥10-20h，得到粉末状的硒化锰纳米材料。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤1)中的反应容器为聚四氟乙烯反应釜。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤2)中，以步骤1)中每毫摩尔的硒粉的用量为基准，每次清洗对应清洗溶剂的用量为20～30ml。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤2)中，无水乙醇和环己烷按体积比为1:1混合配制成清洗溶剂。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤2)中的离心设备为离心管。