千層岩結構二硫化鎢-碳納米複合材料

鋰離子電池在數碼相機、筆記型電腦、智慧手機、平板電腦、移動電源、電動汽車等方面具有廣泛的應用。然而，目前商用的鋰離子電池負極材料——石墨，其較低的比容量和較差的倍率性能，已不能滿足鋰離子電池快速發展的要求。因此，開發新型的可取代石墨的負極材料顯得尤為重要。例如，日本東芝材料已開發出使用鎢電極的鋰離子電池。

二硫化鎢（WS2）被認為是一種很有前景的鋰離子電池負極材料，不僅價格低廉、安全性能好，而且其獨特的二維層狀結構，層與層之間通過 弱的范德華力相連，有利於鋰離子在活性物中的快速擴散。

製備的二硫化鎢負極材料存在以下缺點：一方面儘管製備的二硫化鎢材料具有納米尺寸，但二硫化鎢本身的導電性能差，另一方面，通常採用二硫化鎢碳複合材料的基底都是二維石墨烯或一維碳納米纖維，而這些基底的製備成本非常高，並且二硫化鎢與基底的合成過程也非常的繁瑣複雜，不可控性極高，重複性差。為了解決這些問題，有學者提出了一種千層岩結構的二硫化鎢-碳納米複合材料。

千層岩結構的二硫化鎢-碳納米複合材料具有類似於自然界千層岩結構的形貌：納米碳材料處於層狀結 構的二硫化鎢的層板間，二硫化鎢層和納米碳層層層堆疊。這樣碳材料不僅可以充當電子 傳輸通道，提高了電極材料的導電性，而且其擴大了層間距離，增加了Li+在層間的擴散能 力。該材料體現出了難以預料的優異電性能，其制取過程包括：

1）稱量0.06 mol三氧化鎢與0.03 mol氧化鉍充分混合後置於馬弗爐於空氣氛圍下600℃高溫煆燒48 h，轉入500mL四口燒瓶中，加入200mL濃度為8mol/L鹽酸進行質子化，離心， 洗滌，乾燥後得到H₂W₂O₇。

2）取20 mL乙二胺(分析純)溶於70 mL環己烷溶劑中，稱取1.7 g H2W2O7加入上述 混合溶液中，攪拌反應120 h，抽濾，60 oC減壓乾燥72 h後得到乙二胺插層的H2W2O7有機/無機雜化化合物；

3)將乙二胺插層的H₂W₂O₇有機/無機雜化化合物置於管式加熱爐，在氬氣氣氛中以7℃/min的升溫速率加熱至600℃，保溫處理2 h後緩慢冷卻至室溫，得氧化鎢-碳複合材料。

4）取0.5 g氧化鎢-碳複合材料與8.0 g硫脲，充分混合後於管式爐子，氬氣氛圍下，以7℃/min的升溫速率加熱至700℃，保溫處理2 h緩慢冷卻，得到千層岩結構二硫化鎢/碳納米複合材料。

千層岩結構二硫化鎢-碳納米複合材料類似於三明治結構，碳處於少層二硫化鎢的層板間，不僅可以充當電子傳輸通道，提高了電極材料的導電性，而且其擴大了層間距離，增加了Li+在層間的擴散能力。該複合電極材料表現出較高的比容量，良好的迴圈性能和倍率性能。工藝簡單，原料成本低，易於實現工業化生產。

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