一种非石墨化碳纳米管/硫复合材料的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种非石墨化碳纳米管/硫复合材料的制备方法及其用途，涉及锂硫电池电极材料的制备领域。通过非石墨化碳纳米管与单质硫均匀混合，单质硫进入到非石墨化碳纳米管管内并包覆在外管壁，形成均一的复合材料。选用三氯化铁、甲基橙、吡咯、氢氧化钾和单质硫，化学氧化聚合反应、高温热解、熔融扩散法后，真空干燥得到非石墨化碳纳米管/硫复合材料，而且合成方法简单，能耗低，可控性好，产率高，成本低廉，适合于规模化生产。本发明还公开了所述的非石墨化碳纳米管/硫复合材料的应用，用于锂硫电池的正极材料，具有放电比容量高、循环性能稳定的特点。

主权项

一种非石墨化碳纳米管/硫复合材料的制备方法，由非石墨化碳纳米管与单质硫均匀混合，形成均一的复合材料，其特征在于：选用三氯化铁、甲基橙、吡咯、氢氧化钾和单质硫，化学氧化聚合反应、高温热解、熔融扩散后，经真空干燥最终得到非石墨化碳纳米管/硫复合材料，具体制备步骤如下：(1)将0.284‑1.420克的甲基橙加入到10‑50毫升去离子水中，超声分散，形成均匀的甲基橙溶液；(2)向步骤(1)所配备的溶液中加入0.135‑0.675克的三氯化铁，室温下搅拌至溶解；(3)向步骤(2)所制备的混合溶液中加入35‑175微升的吡咯单体，继续磁力搅拌6‑48小时合成结束；(4)将步骤(3)所制得的黑色沉淀用去离子水及无水乙醇交替洗涤，干燥后得到碳前驱体即管状聚吡咯；(5)步骤(4)制备的管状聚吡咯在氩气保护下，经管式炉800‑1000摄氏度高温热解，聚吡咯碳化形成非石墨化碳纳米管；(6)称取0.12‑0.36克单质硫与步骤(5)所制备的非石墨化碳纳米管0.08‑0.24克充分研磨、混合均匀后，滴加适量的N‑甲基吡咯烷酮分散剂，100转/分钟的转速下，球磨处理1‑3小时，干燥后得到初步的非石墨化碳纳米管/硫复合材料；(7)将步骤(6)所制备的复合材料在密闭容器中，125‑185摄氏度下热处理6‑48小时，得到非石墨化碳纳米管/硫复合材料。