[发明专利]含金属离子液体作为媒介合成复合材料的方法及用途

摘要

本申请涉及一种以一系列含金属卤化物离子液体[CnMMIm][FeCl4]为金属源、组装媒介及表面保护剂合成新颖复合材料的方法及其用途。该申请首次采用晶态含金属长链离子液体[C12MMIm][FeCl4]作为多功能前驱体与氧化石墨烯复合，经过简单的溶剂热法硫化得到含离子液体的复合材料，然后在惰性气体的保护下热处理除去离子液体，得到二硫化铁与氮掺杂石墨烯的复合材料，记为FeS2@NG。所得材料作为锂离子负极材料组装电池后在恒温25℃、150mA/g的电流密度下，经过140个充放电循环后，可逆充放电容量可达950mAh/g；在5000mA/g的高电流密度下，充放电容量可达510mAh/g，这比之前报道的很多同类FeS2基材料的容量高很多。该方法制备的复合材料有望应用于下一代锂离子电池负极材料。

主权项

1.一种以含金属离子液体为金属源、组装媒介及表面保护剂合成新颖复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：将离子液体与六水合氯化铁按1:1的比例混合并搅拌一段时间，期间加入适量水并水浴加热使其混合均匀，然后放入真空干燥箱干燥，得到含金属离子液体[CnMMIm][FeCl4]，其中，CnMMIm为1‑n烷基‑2,3‑二甲基咪唑；n＝12时，[CnMMIm][FeCl4]为晶态；n＝3‑11时，[CnMMIm][FeCl4]为液态，所述离子液体阳离子为咪唑类，阴离子为卤素氯离子；步骤b：将步骤a中的产物加入事先合成好的一定浓度的氧化石墨烯乙醇分散溶液中，并搅拌一段时间；步骤c：向步骤b得到的产物中加入硫源，搅拌一段时间；步骤d：将步骤c得到的产物放入一定温度的烘箱内一段时间；步骤e：将步骤d得到的产物经过水和乙醇各离心洗三次后，放入一定温度的真空干燥箱干燥一段时间；步骤f：对步骤e中所得产物进行热处理，热解除去离子液体，并还原氧化石墨烯，形成最终的二硫化铁/氮掺杂石墨烯分级纳米复合材料。