本发明涉及功能材料，尤其涉及一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料及制备方法。
背景技术：
1、锂硫电池是一种极高容量高能量密度的新型储能装置，最早于19世纪60年代被首次开发，其商业化是目前的研究热点。锂硫电池是以金属锂作为负极、硫元素作作为正极的一种锂电池。其充放电机理为：基于锂金属(负极)的电镀和剥离、以及硫(正极)的化学转化来进行工作的。在放电过程中，负极的锂金属失去电子转变为锂离子，正极的硫得到电子并结合锂离子，根据放电程度的不同生成多种复杂的可溶性中间产物—多硫化锂(li2sx,其中2≤x≤8)和最终产物硫化锂li2s，充电过程则为其逆反应。
2、由于锂硫电池利用硫作为正极材料、锂金属作为负极材料，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到3860mah/g和1672mah/g的理论容量，远高于当前商业上应用广泛的钴酸锂材料的理论容量(274mah/g)。配合锂硫电池中的单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点，使其具有高能量密度和低价格、低毒素等优点，从而成为锂离子电池之后的下一代高效储能装置最有潜力的候选之一。
3、虽然锂硫电池具有诸多优势，但基于充放电机理带来的诸如穿梭效应导致的循环性差、硫的利用率低且反应速率低的问题,仍限制着其商业化应用。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料及其制备方法，使用金属-油酸盐复合物作为材料，以氯化钠作为模板，通过氮气环境加热反应制成具有序排列的立方碳骨架的二维feo超结构材料，将该材料用于锂硫电池隔膜改性，能够有效改善了穿梭效应导致的循环性差、硫的利用率低且反应速率低的问题。
2、一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1、分别制备酸铁材料和氯化钠材料；
4、制备油酸铁材料
5、a1、向三口烧瓶中加入去离子水和无水乙醇的混合液体，再加入fecl3·6h2o，待其溶解后加入油酸钠搅拌均匀；
6、a2、向步骤a1所得产物中加入正己烷，使三口烧瓶中的液体进行回流反应，反应结束后冷却至室温；
7、a3、将a2所得产物依次进行过滤分离、冲洗和烘干，冷却得到油酸铁材料；
8、制备氯化钠材料
9、将氯化钠溶解于水中，然后经冷冻、真空冷冻干燥，得到氯化钠材料；
10、步骤2、取油酸铁材料、氯化钠材料和油酸钠在研钵中混合研磨均匀，然后置于氮气环境加热反应，停止反应静置到室温，
11、步骤3、用去离子水冲洗、离心步骤2所得产物4～6次，得到沉淀物；
12、步骤4、将步骤3得到的沉淀物烘干，即可得到二维feo超结构材料。
13、进一步的，步骤a2中，使三口烧瓶中的液体进行回流反应时的回流温度为100～120℃，回流时间为2～6h。
14、进一步的，步骤a3中的烘干温度为10～50℃，烘干时间为10～15h。
15、进一步的，步骤1中制备所述氯化钠材料的冷冻温度为-50℃，真空冷冻干燥时间为24～48h。
16、进一步的，步骤2中所述油酸铁材料、氯化钠材料和油酸钠的质量比为1:20:2。
17、进一步的，步骤2中，置于氮气环境加热反应条件为：加热速率3～5℃/min、加热温度500～650℃、加热时间10～15h。
18、进一步的，步骤4中，将步骤3得到的沉淀物烘干采用的烘干温度为50～80℃、烘干时间为10～15h。
19、一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料，通过上述用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法制得。
20、超结构是指适当成分的合金在较高温度形成无序的固溶体，当温度降到临界温度tc时变成的原子分布规则化的结构。本发明提供的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料及其制备方法，是以金属-油酸盐复合物作为材料、氯化钠作为模板，通过氮气环境加热反应制成如图4所示的有序排列的立方碳骨架的二维feo超结构材料。具体的：材料中的酸铁材料和油酸钠在高于400℃时发生碳化，随着温度从250℃提高到400℃，氧化铁纳米晶体即可形成并组装成二维阵列，然后将表面层转化为碳相。而材料中添加的氯化钠立方晶体，可以有效阻止氧化铁纳米晶体形成直径约40nm的球形氧化物纳米晶体的碳团聚物这一情况，使其形成序排列的立方碳骨架的二维feo超结构材料。
21、采用上述方案后，本发明具有以下优点：
22、1、本发明的制备方法通过控制氮气环境加热反应的加热速率为5℃/min，获得小于30nm的氧化铁纳米晶体，而该尺寸的氧化铁纳米晶体在快速扩散过程中更有效，使得电池有更高的电荷传输速率，进而可以提高锂硫电池的倍率性能和耐久性；
23、2、通过对加热温度与加热速率的限定，使材料能够形成高度有序的碳骨架，当利用其对锂硫电池隔膜改性时，作为催化剂为锂硫电池的氧化还原反应提供了更多的催化位点。
24、3、本发明材料具有优异的电催化活性，表现出有利的协同效应，有效促进了扩散多硫化锂的锚定与转换。
25、4、本发明方法简单，操作简便，后续处理简单，设备要求简单，原材料价格低廉，适合大规模生产。
1.一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种超结构材料的制备方法，其特征在于：步骤a2中使三口烧瓶中的液体进行回流反应时的回流温度为100～120℃，回流时间为2～6h。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，其特征在于：步骤a3中的烘干温度为10～50℃，烘干时间为10～15h。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，其特征在于：步骤1中制备所述氯化钠材料的冷冻温度为-50℃，真空冷冻干燥时间为24～48h。
5.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，其特征在于：步骤2中所述油酸铁材料、氯化钠材料和油酸钠的质量比为1:20:2。
6.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，置于氮气环境加热反应条件为：加热速率3～5℃/min、加热温度500～650℃、加热时间10～15h。
7.根据权利要求1所述的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法，其特征在于：步骤4中将步骤3得到的沉淀物烘干采用的烘干温度为50～80℃、烘干时间为10～15h。
8.一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料，其特征在于：通过权利要求1至7任一项所述的一种用于锂硫电池隔膜改性的二维feo超结构材料的制备方法制得。
