1.一种中空金属氧化物‑金属磷化物异质结材料,其特征在于,表示为中空Fe3O4‑FeP异质结材料,所述材料是由纳米颗粒构成的中空球形结构,中空球的直径为200 500 nm,所述~Fe3O4‑FeP异质结材料通过以下方法制备得到:
步骤1:中空金属氧化物Fe2O3的制备
将间苯二酚和金属Fe盐按摩尔比(20 100):1搅拌溶解在去离子水中形成溶液,向所得~溶液中加入酸溶液搅拌均匀,加热至60 90 °C,再加入甲醛溶液,继续搅拌至出现沉淀,停~止搅拌,保温至沉淀逐渐形成块体,继续保温1 12 h,得到蓬松干燥的块体材料;将所得干~燥的块体材料置于马弗炉中,在400 700 ºC下保温1 6 h进行碳化,升温速率为1 20 ºC/~ ~ ~min;保温结束后冷却至室温,得到中空Fe2O3粉末;
步骤2:中空Fe3O4‑FeP的制备
将中空Fe2O3粉末置于管式炉的加热区域,磷化物粉末置于管式炉进气口端,其中中空Fe2O3粉末与磷化物的质量比为1:(5~30);然后通入惰性气氛,升温至250~700 ºC保温0.5~8 h进行磷化,升温速率为1~20 °C/min,得到中空Fe3O4‑FeP异质结粉末。
2.一种中空Fe3O4‑FeP改性隔膜,其特征在于,所述改性隔膜由隔膜基体和覆盖在隔膜基体表面的中空Fe3O4‑FeP异质结材料涂层构成;
所述Fe3O4‑FeP异质结材料通过以下方法制备得到:
步骤1:中空金属氧化物Fe2O3的制备
将间苯二酚和金属Fe盐按摩尔比(20 100):1搅拌溶解在去离子水中形成溶液,向所得~溶液中加入酸溶液搅拌均匀,加热至60 90 °C,再加入甲醛溶液,继续搅拌至出现沉淀,停~止搅拌,保温至沉淀逐渐形成块体,继续保温1 12 h,得到蓬松干燥的块体材料;将所得干~燥的块体材料置于马弗炉中,在400 700 ºC下保温1 6 h进行碳化,升温速率为1 20 ºC/~ ~ ~min;保温结束后冷却至室温,得到中空Fe2O3粉末;
步骤2:中空Fe3O4‑FeP的制备
将中空Fe2O3粉末置于管式炉的加热区域,磷化物粉末置于管式炉进气口端,其中中空Fe2O3粉末与磷化物的质量比为1:(5~30);然后通入惰性气氛,升温至250~700 ºC保温0.5~8 h进行磷化,升温速率为1~20 °C/min,得到中空Fe3O4‑FeP异质结粉末。
3.一种中空Fe3O4‑FeP改性隔膜锂硫电池,其特征在于,所述锂硫电池由硫正极片、金属锂负极片、中空Fe3O4‑FeP改性隔膜和醚类电解液组装而成,所述中空Fe3O4‑FeP改性隔膜上涂覆有中空Fe3O4‑FeP异质结材料的一面与正极片粘接,另一面与负极片粘接,粘接成一体的正极片、中空Fe3O4‑FeP改性隔膜、负极片整体密封于电池壳体中;
所述Fe3O4‑FeP异质结材料通过以下方法制备得到:
步骤1:中空金属氧化物Fe2O3的制备
将间苯二酚和金属Fe盐按摩尔比(20 100):1搅拌溶解在去离子水中形成溶液,向所得~溶液中加入酸溶液搅拌均匀,加热至60 90 °C,再加入甲醛溶液,继续搅拌至出现沉淀,停~止搅拌,保温至沉淀逐渐形成块体,继续保温1 12 h,得到蓬松干燥的块体材料;将所得干~燥的块体材料置于马弗炉中,在400 700 ºC下保温1 6 h进行碳化,升温速率为1 20 ºC/~ ~ ~min;保温结束后冷却至室温,得到中空Fe2O3粉末;
步骤2:中空Fe3O4‑FeP的制备
将中空Fe2O3粉末置于管式炉的加热区域,磷化物粉末置于管式炉进气口端,其中中空Fe2O3粉末与磷化物的质量比为1:(5~30);然后通入惰性气氛,升温至250~700 ºC保温0.5~8 h进行磷化,升温速率为1~20 °C/min,得到中空Fe3O4‑FeP异质结粉末。
4.根据权利要求3所述中空Fe3O4‑FeP改性隔膜锂硫电池,其特征在于,所述醚类电解液为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氧戊醚类环、乙二醇二甲醚及硝酸锂的混合溶液;所述硫正极片的正极材料为质量比为依次为6: 3: 1的升华硫、乙炔黑、聚偏二氟乙烯的组合物。
5.权利要求1所述中空金属氧化物‑金属磷化物异质结材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:中空金属氧化物Fe2O3的制备
将间苯二酚和金属Fe盐按摩尔比(20 100):1搅拌溶解在去离子水中形成溶液,向所得~溶液中加入酸溶液搅拌均匀,加热至60 90 °C,再加入甲醛溶液,继续搅拌至出现沉淀,停~止搅拌,保温至沉淀逐渐形成块体,继续保温1 12 h,得到蓬松干燥的块体材料;将所得干~燥的块体材料置于马弗炉中,在400 700 ºC下保温1 6 h进行碳化,升温速率为1 20 ºC/~ ~ ~min;保温结束后冷却至室温,得到中空Fe2O3粉末;
步骤2:中空Fe3O4‑FeP的制备
将中空Fe2O3粉末置于管式炉的加热区域,磷化物粉末置于管式炉进气口端,其中中空Fe2O3粉末与磷化物的质量比为1:(5~30);然后通入惰性气氛,升温至250~700 ºC保温0.5~8 h进行磷化,升温速率为1~20 °C/min,得到中空Fe3O4‑FeP异质结粉末。
6.根据权利要求5所述方法,其特征在于,步骤1中,所述金属Fe盐为Fe(NO3)3×9H2O、FeCl3·6H2O、FeSO4和FeCl3中的至少一种;步骤2中,所述磷化物为次亚磷酸钠和磷酸钠中的一种。
7.根据权利要求5所述方法,其特征在于,步骤1中,所述酸溶液为盐酸、乙酸、硝酸、硫酸和碳酸溶液中的至少一种,酸溶液中氢离子浓度为0.01 20 mol/L,酸溶液的用量为使溶~液的pH值为1,所述甲醛溶液的摩尔浓度为0.1 20 mol/L,甲醛溶液的用量按甲醛与间苯二~酚摩尔比为0.5 10进行添加。
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8.权利要求2所述中空Fe3O4‑FeP改性隔膜的制备方法,其特征在于,包括以下内容:将中空Fe3O4‑FeP粉末、碳材料及粘结剂研磨混合均匀得到混合料,其中中空Fe3O4‑FeP粉末、碳材料及粘结剂的质量比为(1 8):(8 1): 1;将所得混合料与溶剂充分混合均匀形~ ~成浆料,所述溶剂的用量以使粘结剂完全溶解并使混合料中的碳材料均匀分散形成浆料为限;将所得浆料均匀涂覆在隔膜基体材料的一面,形成中空Fe3O4‑FeP改性材料涂层;将涂覆后的隔膜基体材料在60~80 °C下烘干,冷却至室温,得到中空Fe3O4‑FeP改性隔膜。
9.根据权利要求8所述方法,其特征在于,所述隔膜基体的材料为聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物和聚丙烯‑甲基丙烯酸甲酯中的至少一种;
所述碳材料为导电碳黑、乙炔黑、科琴碳、活性炭、碳纳米管、石墨烯、多孔碳中和碳纳米纤维中的至少一种;所述粘结剂为聚偏二氟乙烯;所述溶剂为N‑甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种;将浆料涂覆在隔膜基体材料的一面优先采用喷涂、刮刀涂覆、涂布辊和涂布刷中的一种方式。