[发明专利]一种磷硫共掺杂锑基碳纳米材料及其制备方法、应用

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种磷硫共掺杂锑基碳纳米材料及其制备方法、应用。该制备方法为将硫化锑和硫粉加入到三乙胺溶液中，进行水热反应；干燥制得前驱体；将前驱体置于瓷舟中，次磷酸二氢钠置于另一瓷舟中，将两个瓷舟包覆一起煅烧，结束后降温即可。本发明将锑金属纳米颗粒负载于磷硫共掺杂的碳纳米材料上，成本低，为多孔碳材料在储能材料等电化学能源领域的产业化应用提供了理论支撑和技术支持。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种磷硫共掺杂锑基碳纳米材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着化石燃料的不断消耗以及环境污染问题的加剧，寻求可替代化石燃料的清洁、可再生能源成为发展趋势。作为化学储能体系的代表，锂离子电池已经实现了广泛应用。然而，锂离子电池存在安全性差、回收率低、资源匮乏、价格昂贵以及环境污染严重的问题，成为新能源产业发展的瓶颈和可持续发展的阻力。在大量电池的市场需求下，钠的环保、价廉、丰富使得钠离子电池负极材料成为研究热点。

目前，钠离子电池负极材料主要包括：碳材料，氧化物/磷酸盐材料，p-block元素以及氧化物/硫酸盐。其中，多孔碳材料在钠离子电池的负极材料中脱颖而出。因此，选择合适的负极材料以用于钠离子电池成为亟待解决的问题。研究表明，利用多孔碳材料实现Na⁺的嵌入/嵌出，对结构稳定性、导电性和环境友好方面都有积极的促进作用，不过多孔碳材料会限制钠离子电池的比容量性能。作为典型的过渡金属硫化物，硫化锑具有优异的物化性质，并且由于其层流性质，硫化锑可以容纳较大的Na⁺，实现钠离子电池的高功率长寿命。因此开发一种成本低，性能优良的磷硫共掺杂锑基碳纳米材料具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容

为了得到可以应用于钠离子电池负极的多孔碳材料，实现钠离子电池的高功率长寿命，本发明提供了一种磷硫共掺杂锑基碳纳米材料。

本发明还提供了一种磷硫共掺杂锑基碳纳米材料的制备方法，该材料是将硫化锑和硫粉在三乙胺溶液中进行水热反应，并利用次磷酸二氢钠对清洗、干燥后的样品进行磷化而得到的。

本发明还提供了上述磷硫共掺杂锑基碳纳米材料的应用。本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明提供了一种磷硫共掺杂锑基碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硫化锑和硫粉加入到三乙胺溶液中，经过水热反应，清洗，干燥，得到前驱体；

（2）将步骤（1）得到的前驱体置于瓷舟中，另取次磷酸二氢钠置于另一瓷舟中，并保持次磷酸二氢钠靠近进气口，将两个瓷舟包覆一起并置于管式炉中煅烧，结束后降至室温，得到磷硫共掺杂锑基碳纳米材料。，在，降温，

优选的，步骤（1）中，所述的硫化锑、硫粉和三乙胺的质量体积比为（3-5）g:（0.5-1.5）g：10mL。

优选的，步骤（1）中，所述水热反应为在120℃温度下反应6h。

优选的，步骤（2）中，所述前驱体和磷酸二氢钠的质量比为0.02-0.04：1。

优选的，所述煅烧为在氩气气氛下、以4-6℃/min的升温速率升温至420-470℃保持1.5-3h；最优选的，所述氩气的进气速度为140-160mL/min。

本发明还提供了一种利用上述制备方法制备得到的磷硫共掺杂锑基碳纳米材料。

本发明的另一目的为提供了一种利用上述制备方法制备得到的或上述的磷硫共掺杂锑基碳纳米材料在电化学领域储能材料中的应用。

本发明的有益效果为：本发明利用简单的水热合成法将锑金属纳米颗粒负载于磷硫共掺杂的碳纳米材料上，成本低，为多孔碳材料在储能材料等电化学能源领域的产业化应用提供了理论支撑和技术支持。

附图说明

图1为本发明实施例1的SEM和TEM图。