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专利号: 2021116468952
申请人: 济南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料,其特征在于,该复合材料包括氮掺杂的二维片状MoxC基体以及原位生长在该基体表面上氮掺杂的碳纳米管组成的三维结构,且所述MoxC基体为MoC或MoC和Mo2C的复合物,所述MoxC基体上原位生长有金属钴颗粒,所述氮掺杂的二维片状MoxC基体中氮与基体之间以N‑Mo形式成键;所述氮掺杂的碳纳米管中氮元素以N‑C形式成键;所述氮掺杂的碳纳米管成弯曲、相互缠绕的状态,且部分所述氮掺杂的碳纳米管从MoxC基体表面向外伸展。

2.一种氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)Mo2C MXene和钴源的水分散液搅拌制成非均匀液体,然后将该非均匀液体急速冷冻后进行冻干处理,得到Co‑Mo2C MXene前驱体,备用;

(2)将加热气化后的碳源、氮源沉积在所述Co‑Mo2C MXene前驱体表面形成氮掺杂的碳纳米管,即得所述氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料;所述碳源、氮源包括双氰胺、三聚氰胺、尿素中的至少一种。

3. 根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述Mo2C MXene为少层Mo2C MXene,即片层数控制在2~3以下。

4. 根据权利要求3所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,所述少层Mo2C MXene的制备方法包括步骤:将多层Mo2C MXene溶于四丁基氢氧化铵水溶液中,反应完成后离心,清水洗涤固体产物,然后离心去除清液,即得含有少层Mo2C MXene的水分散液。

5. 根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,将所述Mo2C MXene和钴源的水分散液搅拌12~18小时,即得所述非均匀液体。

6. 根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述Mo2C MXene和钴源的质量为1:1~4。

7.根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述钴源包括:乙酸钴、硝酸钴、氯化钴中的至少一种。

8. 根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,将所述非均匀液体用液氮进行急速冷冻,然后真空冻干,得到粉末状的Co‑Mo2C MXene前驱体。

9. 根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述碳源、氮源与Co‑Mo2C MXene前驱体的质量比为1:0.03~0.125。

10. 根据权利要求2所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,在保护气氛中将碳源、氮源在800 1000℃加热气化,并在该条件下保温1~ ~

3h,钴离子还原为钴颗粒以催化氮掺杂碳纳米管在所述Co‑Mo2C MXene前驱体表面生长。

11.权利要求1所述的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料或者权利要求2~10任一项所述的制备方法得到的氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料在制备锂硫电池的隔层中的应用。

12.根据权利要求11所述的应用,其特征在于,所述锂硫电池的隔层的制备包括步骤:(i)将所述氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料、导电剂与粘结剂混合均匀,然后加入溶剂,混匀后得到浆料;

(ii)将所述浆料均匀涂覆隔膜上,然后真空干燥,即得负载有氮掺杂MoxC/Co/碳纳米管复合材料的改性隔层。

13.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述复合材料、导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1。

14.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述导电剂包括乙炔黑、科琴黑中的任意一种。

15.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素中的任意一种。

16.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述溶剂包括1‑甲基‑2‑吡咯烷酮溶液、水中的任意一种。

17.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述隔膜包括聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、Celgard2400中的任意一种。

18.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,步骤(ii)中,所述干燥的温度为50 60~℃,时间为6 24h。

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