一种VS2/Bi2S3@C复合材料及其制备方法和应用

一种vs2/bi2s3@c复合材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于储能材料制备技术领域，具体涉及一种vs2/bi2s3@c复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着环境问题的日益严重，需要满足可再生和可持续能源存储的技术要求，例如水电、风能和太阳能。商业化的锂离子电池(libs)现在是便携式电子产品、电动汽车的重要电源。然而，锂资源的稀缺和不均匀分布以及高昂的成本制约了大规模储能的快速发展。因此，开发经济、安全、高效的储能技术作为锂离子电池的潜在替代品具有重要意义。与libs相比，钾离子电池(pibs)具有土壤丰度高、钾成本低等优点。此外，钾离子的离子电导率高于钠离子(-2.71v)，其标准氧化还原电位(-2.94v vs.标准氢电极)低于锂离子(-3.04v)。因此，pibs作为大规模储能系统是libs的一个很有前途的替代品。然而，pibs的成功商业化受到缺乏合适的电极材料的限制，这种材料具有快速的充放电速率，高存储容量和良好的循环寿命。在这方面，设计高性能的电极材料用于pib应用是迫切而具有挑战性的。
3.二维(2d)过渡金属二硫族化合物(tmds)具有类似石墨的独特的单层和多层纳米片，并且层间距比石墨大。这样的结构特点使它们能够为k
+
的脱嵌过程提供合适的通道，而不会产生明显的结构畸变。mos2作为tmds的经典代表，作为pibs阳极材料已被广泛探索，并表现出良好的性能。然而，由于其电导率低，其速率能力仍不理想。另一方面，tmds的另一成员vs2也受到了极大的关注。它具有较大的层间距离，为其宽度足以容纳k
+
离子。不幸的是，作为pibs的电极材料，由于电极与电解质之间界面面积不足和各向异性扩散，随机堆叠的大块vs2限制了离子的快速传输动力学，导致其电化学性能较差。硫化铋(bi2s3)具有相对较高的理论比容量(625m ah g-1
)，在锂离子电池中的应用较为广泛。然而，较低的电导率、巨大的体积膨胀以及多硫化物的溶解等问题影响了bi2s3的循环性能。也导致其在钾离子电池中的研究相对颇少。
4.针对vs2作为钾离子电池的阳极时，由于电极与电解质之间界面面积不足和各向异性扩散，随机堆叠的大块vs2限制了离子的快速传输动力学，导致其电化学性能较差，以及bi2s3在钾离子电池应用时，由于较低的电导率、巨大的体积膨胀以及多硫化物的溶解等影响bi2s3循环性能的问题，急需找到一种具有较好电化学性能的新的钾离子电池的负极材料。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种vs2/bi2s3@c复合材料及其制备方法和应用，以解决单纯的vs2电化学性能较差以及单纯的bi2s3存在电导率较低、巨大的体积膨胀导致循环性能差的技术问题。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.本发明公开了一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，包括以下步骤：
8.1)将钒源和铋源溶于水，搅拌至完全溶解，加入到氨水和丙二醇组成的混合溶液中，搅拌至混合均匀，再加入硫代乙酰胺搅拌至反应完全，得到vs2/bi2s3前驱体；
9.2)将步骤1)得到的vs2/bi2s3前驱体进行均相反应后，经抽滤洗涤，冷冻干燥，得到vs2/bi2s3复合材料；
10.3)将三羟甲基氨基甲烷加入到hcl溶液中，搅拌至均匀后分成两份，第一份中加入步骤2)得到的vs2/bi2s3复合材料，第二份中加入多巴胺，再将其混合进行搅拌反应后，经抽滤洗涤，干燥，研磨，热处理，最终得到vs2/bi2s3@c复合材料。
11.优选地，步骤1)中，钒源：铋源：硫代乙酰胺的摩尔比为(1～10)：1：(2～50)；水：氨水：丙二醇的体积比为(12～28)：(4～22)：(18～24)。
12.优选地，步骤1)中，铋源为bi(no3)3·
5η2o或bicl3；钒源为nh4vo3或navo3；搅拌8～25min至完全溶解；搅拌35～65min至混合均匀；搅拌70～150min至反应完全。
13.优选地，步骤2)中，均相反应的温度为120～220℃，时间为15～36h。
14.优选地，步骤3)中，三羟甲基氨基甲烷：vs2/bi2s3复合材料：多巴胺的质量比为(0.5～1.5)：(0.05～0.6)：(0.05～1.2)。
15.优选地，步骤3)中，搅拌反应的时间为5～12h；干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为18～24h。
16.优选地，步骤3)中，hcl溶液由每14～30ml 0.1mol/l的hcl溶液溶于每500～1000ml水中制得；三羟甲基氨基甲烷加入到hcl溶液中，搅拌至均匀后分成两份，第一份：第二份的体积比为(100～150)：(5～15)。
17.优选地，步骤3)中，热处理的条件为：在氩气气氛中，先以5℃
·
min-1
的升温速率分别升温至300℃～700℃，在700℃保温2～5h，然后以5℃
·
min-1
的降温速率降到100～300℃，然后自然冷却至室温。
18.本发明还公开了上述制备方法制得的vs2/bi2s3@c复合材料，该vs2/bi2s3@c复合材料包括表面碳层与内部骨架，内部骨架由片层状vs2组成的纳米花状结构以及棒状bi2s3结构交织而成。
19.本发明还公开了上述vs2/bi2s3@c复合材料在制备钾离子电池负极材料中的应用。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明公开了一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，将钒源与铋源混合，再与硫代乙酰胺反应，通过简单的溶剂热法制得了vs2/bi2s3复合材料，制得的vs2/bi2s3复合材料结合了vs2较快的反应动力学以及bi2s3较高的理论容量，再通过热处理在其表面包覆碳，有效缓解了体积膨胀，稳定了容量，从而提高了钾离子电池电化学性能。通过控制各前驱物的含量、添加剂的含量、反应温度、反应时间等，可以很好的调控产物的形貌，好的结构使其具有了好的性能。目前vs2以及bi2s3在钾离子电池中的应用还不够成熟，有待进一步探索，本发明制备的vs2/bi2s3@c复合材料以及其反应机制为钾离子电池的研究提供了新思路，有重要的参考价值。本发明的工艺简单，重复性高，制备周期短，反应温度低，成功率高，降低了能耗和生产成本，适合大规模生产制备。
22.本发明还公开了上述制备方法制得的vs2/bi2s3@c复合材料，该vs2/bi2s3@c复合材料包括表面碳层与内部骨架，内部骨架由片层状vs2组成的纳米花状结构以及棒状bi2s3结构交织而成。该结构结合了vs2较快的反应动力学以及bi2s3较高的理论容量。表面包覆的碳
层，进一步缓解了复合材料的体积膨胀，使其性能得到明显改善。
23.本发明还公开了上述vs2/bi2s3@c复合材料在制备钾离子电池负极材料中的应用，该vs2/bi2s3@c复合材料在制备钾离子电池负极材料时，有较好的钾离子存储性能，在1a/g下，循环300圈后，容量几乎无衰减，稳定在500mah/g。
附图说明
24.图1为本发明实施例1，2和4制备的vs2/bi2s3@c复合材料的x-射线衍射(xrd)图谱；
25.图2为本发明实施例1，2和4制备的vs2/bi2s3复合材料的扫描电镜(sem)照片；其中，(a)和(d)为v:bi＝10:1时合成的vs2/bi2s3复合材料sem图；(b)和(e)为v:bi＝5:1时合成的vs2/bi2s3复合材料sem图；(c)和(f)为v:bi＝1:1时合成的vs2/bi2s3复合材料sem图；
26.图3为本发明实施例1，2和4制备的vs2/bi2s3@c复合材料的扫描电镜(sem)照片；其中，(a)和(d)为v:bi＝10:1时合成的vs2/bi2s3@c复合材料sem图；(b)和(e)为v:bi＝5:1时合成的vs2/bi2s3@c复合材料sem图；(c)和(f)为v:bi＝1:1时合成的vs2/bi2s3@c复合材料sem图；
27.图4为本发明实施例1制备的vs2/bi2s3复合材料的循环性能图；
28.图5为本发明实施例1制备的vs2/bi2s3@c复合材料的循环性能图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
32.本发明将vs2和bi2s3进行复合，借助bi2s3高的理论容量以及vs2较快的反应动力学，将两种材料复合构建更加牢固的结构，以提高其电化学性能。为进一步稳定结构，对复合材料进行碳包覆，并研究了其作为钾离子电池负极材料的电化学性能，碳包覆层有效地缓解了复合结构在循环过程中的体积膨胀，得到具有较好电化学性能的vs2/bi2s3@c复合材料。
33.本发明提供的一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
34.1)将钒源：铋源按照摩尔比为(1～10)：1，加入到12～28ml水中，在磁力搅拌器中搅拌8～25min至完全溶解得到溶液a；量取4～22ml氨水加入到18～24ml丙二醇中，倒入烧
杯中得到溶液b，将溶液a缓慢加入到溶液c中搅拌35～65min至混合均匀得到溶液c；称取1.53～7.72g硫代乙酰胺加入到溶液c中，硫代乙酰胺：钒源：铋源的摩尔比为(2～50)：(1～10)：1：在磁力搅拌器上搅拌70～150min至溶解完全得到溶液d；
35.2)将混合液d转移至聚四氟乙烯反应釜中，后将反应釜置于均相反应仪中，在120～220℃充分反应15～36h，反应结束后随炉冷却至室温，得到黑色的混合溶液e；将混合溶液e使用工业酒精和水进行抽滤数次，然后对其进行冷冻干燥，将冷冻干燥的粉体收集即可得到黑色粉体f即为vs2/bi2s3复合材料；
36.3)量取500～1000ml水倒入烧杯中，再向其中加入14～30ml 0.1mol/l hcl溶液用玻璃棒搅拌均匀得到溶液g；称取0.5～1.5g三羟甲基氨基甲烷加入到溶液g中在磁力搅拌器中搅拌10min得到溶液h；称取0.05～0.6g粉体f倒入到100～150ml的溶液h中得到溶液i中，再称取0.05～1.2g多巴胺加入到5～15ml溶液h中混合均匀后将其倒入到溶液i中得到溶液j，将溶液j置于磁力搅拌器上搅拌5～12h，然后对其使用乙醇和水进行抽滤数次，将抽滤完的样品放入50～80℃的烘箱中干燥18～24h，最终得到黑色粉体k；将收集的粉体k研磨至颗粒均匀后转移至管式炉中对复合物进行热处理最终得到黑色粉体即为vs2/bi2s3@c复合材料。
37.其中，铋源为bi(no3)3·
5η2o、bicl3。
38.钒源为nh4vo3、navo3。
39.热处理的条件为：在管式炉进行，在氩气气氛中，设置管式炉用5℃ min-1
的速率分别升温至制备温度300～700℃，保温2～5h然后以5℃ min-1
的速率降到100～300℃，然后自然降温至室温。
40.制得的vs2/bi2s3@c复合材料为片层状vs2组成的纳米花状结构以及棒状bi2s3结构交织在一起，包覆碳之后表面有明显的碳层。
41.本发明还提供了一种vs2/bi2s3@c复合材料的应用，所述复合物与粘结剂cmc和导电剂super p按照7:1.5:1.5混合研磨将其涂覆到铜箔上，电解液采用1m kpf6溶于乙二醇二甲醚(dme)溶剂中。隔膜仍然采用waterman公司的玻璃纤维隔膜(型号为gf/d)和pp隔膜双层隔膜。然后切成小圆片得到钾离子电池负极片。
42.下面结合具体的实施例对本发明进行说明。
43.实施例1：
44.一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，包括以下步骤：
45.步骤1)将nh4vo3和bi(no3)3·
5η2o按照摩尔比为10:1加入到12ml水中，在磁力搅拌器中搅拌8min至完全溶解得到溶液a；量取4ml氨水加入到18ml丙二醇中，倒入烧杯中得到溶液b，将溶液a缓慢加入到溶液c中搅拌35min至混合均匀得到溶液c；称取1.53g硫代乙酰胺加入到溶液c中，在磁力搅拌器上搅拌70min至溶解完全得到溶液d；
46.步骤2)将混合液d转移至聚四氟乙烯反应釜中，后将反应釜置于均相反应仪中，在120℃充分反应15h，反应结束后随炉冷却至室温，得到黑色的混合溶液e；将混合溶液e使用工业酒精和水进行抽滤数次，然后对其进行冷冻干燥，将冷冻干燥的粉体收集即可得到黑色粉体f即为vs2/bi2s3复合材料；
47.步骤3)量取500ml水倒入烧杯中，再向其中加入14ml 0.1mol/l hcl溶液用玻璃棒搅拌均匀得到溶液g；称取0.5g三羟甲基氨基甲烷加入到溶液g中在磁力搅拌器中搅拌
10min得到溶液h；称取0.05g粉体f倒入到100ml的溶液h中得到溶液i中，再称取0.05g多巴胺加入到5ml溶液h中混合均匀后将其倒入到溶液i中得到溶液j，将溶液j置于磁力搅拌器上搅拌5h，然后对其使用乙醇和水进行抽滤数次，将抽滤完的样品放入60℃的烘箱中干燥18h，最终得到黑色粉体k；将收集的粉体k研磨至颗粒均匀后转移至管式炉中对复合物进行热处理最终得到黑色粉体即为vs2/bi2s3@c复合材料。
48.参见图1为本发明实施例1，2和4制备的vs2/bi2s3@c复合材料的x-射线衍射(xrd)图谱；采用日本理学d/max2000pcx-射线衍射仪分析样品(vs2/bi2s3@c复合材料)，结果参见图1，发现样品与jcpds编号为36-1139的vs2结构一致以及71-1140的bi2s3标准卡片相对应，说明制备得到vs2/bi2s3复合材料。
49.参见图2为本发明实施例1，2和4制备的vs2/bi2s3复合材料的扫描电镜(sem)照片；其中，(a)和(d)为v:bi＝10:1时合成的vs2/bi2s3复合材料sem图；(b)和(e)为v:bi＝5:1时合成的vs2/bi2s3复合材料sem图；(c)和(f)为v:bi＝1:1时合成的vs2/bi2s3复合材料sem图；将该样品用场发射扫描电子显微镜(fesem)进行观察，结果参见图2，随着铋源的含量增多，棒状结构明显增多。将该样品包覆前后的循环性能进行观察对比，发现包覆碳后性能明显稳定。
50.参见图3为本发明实施例1，2和4制备的vs2/bi2s3@c复合材料的扫描电镜(sem)照片；其中，(a)和(d)为v:bi＝10:1时合成的vs2/bi2s3@c复合材料sem图；(b)和(e)为v:bi＝5:1时合成的vs2/bi2s3@c复合材料sem图；(c)和(f)为v:bi＝1:1时合成的vs2/bi2s3@c复合材料sem图；从图中可以看出，vs2表现为片状，bi2s3表现为棒状，随着铋源含量的增加，棒状结构明显增多，在片状和棒状结构的表面包覆有一层碳。
51.参见图4为本发明实施例1制备的vs2/bi2s3复合材料的循环性能图；从图中可以看出，在没有包覆碳之前，vs2/bi2s3复合材料初始容量很高，在1a/g下，表现出约800mah/g的容量，但是循环400圈后仅有200mah/g的容量，容量衰减严重，结构稳定性不好。
52.参见图5为本发明实施例1制备的vs2/bi2s3@c复合材料的循环性能图；从图中可以看出，对vs2/bi2s3复合材料进行包覆碳之后，制得的vs2/bi2s3@c复合材料的容量稳定性明显得到提升，在1a/g下，300圈后容量几乎无衰减，稳定在500mah/g，表明包覆碳确实对结构有明显的改善。
53.实施例2：
54.一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，包括以下步骤：
55.步骤1)将nh4vo3和bicl3铋源按照摩尔比5:1加入到16ml水中，在磁力搅拌器中搅拌15min至完全溶解得到溶液a；量取8ml氨水加入到20ml丙二醇中，倒入烧杯中得到溶液b，将溶液a缓慢加入到溶液c中搅拌45min至混合均匀得到溶液c；称取2.4g硫代乙酰胺加入到溶液c中，在磁力搅拌器上搅拌85min至溶解完全得到溶液d；
56.步骤2)将混合液d转移至聚四氟乙烯反应釜中，后将反应釜置于均相反应仪中，在150℃充分反应18h，反应结束后随炉冷却至室温，得到黑色的混合溶液e；将混合溶液e使用工业酒精和水进行抽滤数次，然后对其进行冷冻干燥，将冷冻干燥的粉体收集即可得到黑色粉体f即为vs2/bi2s3复合材料；
57.步骤3)量取650ml水倒入烧杯中，再向其中加入20ml 0.1mol/l hcl溶液用玻璃棒搅拌均匀得到溶液g；称取0.9g三羟甲基氨基甲烷加入到溶液g中在磁力搅拌器中搅拌
10min得到溶液h；称取0.1g粉体f倒入到120ml的溶液h中得到溶液i中，再称取0.1g多巴胺加入到7ml溶液h中混合均匀后将其倒入到溶液i中得到溶液j，将溶液j置于磁力搅拌器上搅拌7h，然后对其使用乙醇和水进行抽滤数次，将抽滤完的样品放入80℃的烘箱中干燥20h，最终得到黑色粉体k；将收集的粉体k研磨至颗粒均匀后转移至管式炉中对复合物进行热处理最终得到黑色粉体即为vs2/bi2s3@c复合材料。
58.实施例3：
59.一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，包括以下步骤：
60.步骤1)将navo3和bi(no3)3·
5η2o按照摩尔比为5:1加入到22ml水中，在磁力搅拌器中搅拌20min至完全溶解得到溶液a；量取12ml氨水加入到22ml丙二醇中，倒入烧杯中得到溶液b，将溶液a缓慢加入到溶液c中搅拌55min至混合均匀得到溶液c；称取3.6g硫代乙酰胺加入到溶液c中，在磁力搅拌器上搅拌120min至溶解完全得到溶液d；
61.步骤2)将混合液d转移至聚四氟乙烯反应釜中，后将反应釜置于均相反应仪中，在180℃充分反应24h，反应结束后随炉冷却至室温，得到黑色的混合溶液e；将混合溶液e使用工业酒精和水进行抽滤数次，然后对其进行冷冻干燥，将冷冻干燥的粉体收集即可得到黑色粉体f即为vs2/bi2s3复合材料；
62.步骤3)量取800ml水倒入烧杯中，再向其中加入25ml 0.1mol/l hcl溶液用玻璃棒搅拌均匀得到溶液g；称取1.2g三羟甲基氨基甲烷加入到溶液g中在磁力搅拌器中搅拌10min得到溶液h；称取0.3g粉体f倒入到140ml的溶液h中得到溶液i中，再称取0.6g多巴胺加入到12ml溶液h中混合均匀后将其倒入到溶液i中得到溶液j，将溶液j置于磁力搅拌器上搅拌10h，然后对其使用乙醇和水进行抽滤数次，将抽滤完的样品放入70℃的烘箱中干燥22h，最终得到黑色粉体k；将收集的粉体k研磨至颗粒均匀后转移至管式炉中对复合物进行热处理最终得到黑色粉体即为vs2/bi2s3@c复合材料。
63.实施例4：
64.一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，包括以下步骤：
65.步骤1)将navo3和bicl3按照摩尔比1:1加入到28ml水中，在磁力搅拌器中搅拌25min至完全溶解得到溶液a；量取22ml氨水加入到24ml丙二醇中，倒入烧杯中得到溶液b，将溶液a缓慢加入到溶液c中搅拌65min至混合均匀得到溶液c；称取7.72g硫代乙酰胺加入到溶液c中，在磁力搅拌器上搅拌150min至溶解完全得到溶液d；
66.步骤2)将混合液d转移至聚四氟乙烯反应釜中，后将反应釜置于均相反应仪中，在220℃充分反应36h，反应结束后随炉冷却至室温，得到黑色的混合溶液e；将混合溶液e使用工业酒精和水进行抽滤数次，然后对其进行冷冻干燥，将冷冻干燥的粉体收集即可得到黑色粉体f即为vs2/bi2s3复合材料；
67.步骤3)量取1000ml水倒入烧杯中，再向其中加入30ml 0.1mol/l hcl溶液用玻璃棒搅拌均匀得到溶液g；称取1.5g三羟甲基氨基甲烷加入到溶液g中在磁力搅拌器中搅拌10min得到溶液h；称取0.6g粉体f倒入到150ml的溶液h中得到溶液i中，再称取1.2g多巴胺加入到15ml溶液h中混合均匀后将其倒入到溶液i中得到溶液j，将溶液j置于磁力搅拌器上搅拌12h，然后对其使用乙醇和水进行抽滤数次，将抽滤完的样品放入50℃的烘箱中干燥24h，最终得到黑色粉体k；将收集的粉体k研磨至颗粒均匀后转移至管式炉中对复合物进行热处理最终得到黑色粉体即为vs2/bi2s3@c复合材料。
68.本发明制备了一种vs2/bi2s3@c复合材料，制得的vs2/bi2s3@c复合材料为片层状组成的纳米花状结构以及棒状结构交织在一起。包覆碳之后表面有明显的碳层。借助于vs2较快的反应动力学以及bi2s3较高的理论容量。将两种材料的优点相结合。为进一步缓解体积膨胀，稳定容量，对其表面进行包覆碳，包覆碳之后性能有了很明显的改善。该vs2/bi2s3@c复合材料作为钾离子电池负极材料，有较好的钾离子存储性能，本发明工艺简单，重复性高，制备周期短，反应温度低，降低了能耗和生产成本，适合大规模生产制备。
69.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将钒源和铋源溶于水，搅拌至完全溶解，加入到氨水和丙二醇组成的混合溶液中，搅拌至混合均匀，再加入硫代乙酰胺搅拌至反应完全，得到vs2/bi2s3前驱体；2)将步骤1)得到的vs2/bi2s3前驱体进行均相反应后，经抽滤洗涤，冷冻干燥，得到vs2/bi2s3复合材料；3)将三羟甲基氨基甲烷加入到hcl溶液中，搅拌至均匀后分成两份，第一份中加入步骤2)得到的vs2/bi2s3复合材料，第二份中加入多巴胺，再将其混合进行搅拌反应后，经抽滤洗涤，干燥，研磨，热处理，最终得到vs2/bi2s3@c复合材料。2.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钒源：铋源：硫代乙酰胺的摩尔比为(1～10)：1：(2～50)；所述水：氨水：丙二醇的体积比为(12～28)：(4～22)：(18～24)。3.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述铋源为bi(no3)3·
5η2o或bicl3；所述钒源为nh4vo3或navo3；搅拌8～25min至完全溶解；搅拌35～65min至混合均匀；搅拌70～150min至反应完全。4.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述均相反应的温度为120～220℃，时间为15～36h。5.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，三羟甲基氨基甲烷：vs2/bi2s3复合材料：多巴胺的质量比为(0.5～1.5)：(0.05～0.6)：(0.05～1.2)。6.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，搅拌反应的时间为5～12h；干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为18～24h。7.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述hcl溶液由每14～30ml 0.1mol/l的hcl溶液溶于每500～1000ml水中制得；所述三羟甲基氨基甲烷加入到hcl溶液中，搅拌至均匀后分成两份，第一份：第二份的体积比为(100～150)：(5～15)。8.根据权利要求1所述的vs2/bi2s3@c复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述热处理的条件为：在氩气气氛中，先以5℃
·
min-1
的升温速率分别升温至300℃～700℃，在700℃保温2～5h，然后以5℃
·
min-1
的降温速率降到100～300℃，然后自然冷却至室温。9.权利要求1～8任意一项制备方法制得的vs2/bi2s3@c复合材料，该vs2/bi2s3@c复合材料包括表面碳层与内部骨架，内部骨架由片层状vs2组成的纳米花状结构以及棒状bi2s3结构交织而成。10.权利要求9所述的vs2/bi2s3@c复合材料在制备钾离子电池负极材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种VS2/Bi2S3@C复合材料及其制备方法和应用，属于储能材料制备技术领域，通过简单的溶剂热法制得了VS2/Bi2S3复合材料，制得的VS2/Bi2S3复合材料结合了VS2较快的反应动力学以及Bi2S3较高的理论容量，再通过热处理在其表面包覆碳，有效缓解了体积膨胀，稳定了容量，从而提高了钾离子电池存储性能。制得的VS2/Bi2S3@C复合材料包括表面碳层与内部骨架，内部骨架由片层状VS2组成的纳米花状结构以及棒状Bi2S3结构交织而成。本发明的工艺简单，重复性高，制备周期短，反应温度低，成功率高，降低了能耗和生产成本，适合大规模生产制备。产制备。产制备。


技术研发人员：黄剑锋 王怡婷 曹丽云 李嘉胤 姬宇 魏世英
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/10/6