[发明专利]一种生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料

权利要求书

1.一种生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料，其特征在于，包括生物质衍生的具有三维网状的空心管状结构的碳骨架和负载在碳骨架上的过渡金属硫属化物固溶体纳米颗粒，所述纳米颗粒分布均匀且致密，所述纳米颗粒粒径小于10nm；所述电极材料具有由ABX@BDC表示的化学组成，其中A,B独立选自过渡金属元素Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Zn和Sn中的一种，且A和B不相同，X为非金属元素S或Se，BDC为生物质衍生的碳骨架。

2.根据权利要求1所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料，其特征在于，所述BDC为生物质灯芯草衍生的空心碳管骨架或木棉纤维衍生的空心碳管骨架。

3.一种如权利要求1所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将生物质在去离子水中并超声处理并清洗、干燥；

2)将步骤1)获得的生物质浸泡在含有过渡金属盐A、过渡金属盐B和甘氨酸的混合溶液中静止12～24h，然后将其捞出并置于真空烘箱中干燥处理；

3)将步骤2)制得的含有A离子和B离子的生物质在300～450℃下燃烧5～60min，反应结束后自然降温，制备得到三维网状的A/B/BDC复合材料；

4)将步骤3)制得的A/B/BDC复合材料和硫源/硒源分别置于两个瓷舟内并用一张锡箔纸包裹后，然后将其在保护气氛中进行高温硫化处理或硒化处理，反应结束后自然降温，即得到所述的电极材料。

4.根据权利要求3所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料的制备方法，其特征在于，所述的生物质为灯芯草或木棉纤维。

5.根据权利要求3所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源为升华硫和/或硫脲，所述硒源为硒粉。

6.根据权利要求3所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述过渡金属盐A和过渡金属盐B的摩尔比为2:1～1:2；所述混合溶液中甘氨酸的浓度为5～20mmol。

7.根据权利要求3所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述A/B/BDC复合材料与硫源/硒源的质量比为1:1～1:20。

8.根据权利要求3所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述高温硫化处理/硒化处理是以1～10℃/min的升温速率升至350～800℃后保温0.5～5h。

9.根据权利要求3所述生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体的电极材料，其特征在于，所述保护气氛为氩气或氮气；所述干燥的温度为80～100℃。

10.如权利要求1～2任一项所述的生物质衍生碳复合过渡金属硫属化物固溶体电极材料或如权利要求3～9任一项所述的方法制备的新型金属硫属化物固溶体的电极材料在钠离子电池中的应用。