一种过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110047660A(43)申请公布日2019.07.23(21)申请号201910266138.9(22)申请日2019.04.03(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市麓山南路932号(72)发明人王志兴董明霞张美辰李新海郭华军王接喜颜果春胡启阳彭文杰(74)专利代理机构长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙)43213代理人魏龙霞(51)Int.Cl.H01G11/30(2013.01)H01G11/36(2013.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备方法：将镍源、钴源和尿素加入到氧化石墨烯水溶液中，磁力搅拌，得到混合均匀的棕色悬浊液；将悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在低温下进行前驱体的合成反应，反应结束后，随炉冷却，洗涤，干燥，得到干燥的复合前驱体；将复合前驱体分散于去离子水中，磁力搅拌，得到均匀的灰色悬浊液；在搅拌的条件下，向灰色悬浊液中加入硫源，持续搅拌，得混合液；将混合液在高温下进行离子交换反应，得到复合硫化物，反应结束后，随炉冷却，洗涤，干燥，得过渡金属硫化物/石墨烯复合材料。本发明将过渡金属硫化物和石墨烯进行结合，可以提高材料的倍率性能和循环稳定性。CN110047660ACN110047660A权利要求书1/1页1.一种过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将镍源、钴源和尿素加入到氧化石墨烯水溶液中，磁力搅拌，得到混合均匀的棕色悬浊液；(2)将步骤(1)所得的悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在低温下进行前驱体的合成反应，反应结束后，随炉冷却，洗涤，干燥，得到干燥的复合前驱体；(3)将所得的复合前驱体分散于去离子水中，磁力搅拌，得到均匀的灰色悬浊液；(4)在搅拌的条件下，向步骤(3)获得的灰色悬浊液中加入硫源，持续搅拌，得到均匀的混合液；(5)将步骤(4)获得的混合液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在高温下进行离子交换反应，得到复合硫化物，反应结束后，随炉冷却，洗涤，干燥，得到黑色粉末状材料，即为过渡金属硫化物/石墨烯复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，低温的温度范围为80℃～130℃；所述步骤(5)中，高温的温度范围为170℃～200℃。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和(5)中，洗涤是指采用去离子水洗涤3～5次；干燥是指采用冷冻干燥。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥过程是指先在冰箱中预冻24h，再将预冻的材料置于真空冷冻干燥设备中在40℃的温度下干燥30～48h，然后在60℃的温度下干燥2～5h。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氧化石墨烯的浓度为0.1gL-1～1gL-1。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，镍源为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍或者草酸镍中的一种或多种；钴源为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴或者草酸钴中的一种或多种。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，镍源中镍元素和钴源中钴元素的摩尔比为(0.2～2)：1，且步骤(1)获得的棕色悬浮液中镍离子、钴离子的浓度均为10×10-2molL-1～30×10-2molL-1，尿素的浓度为0.2～0.3molL-1。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，硫源为单质硫或硫化物；所述硫化物为硫代乙酰胺、九水合硫化钠、硫代硫酸钠、二硫化碳中的一种或几种；混合液中硫离子的浓度为3×10-2molL-1～1.5×10-1molL-1。9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，磁力搅拌的时间为20～60min；所述步骤(2)中，合成反应的时间为9～13h；所述步骤(3)中，磁力搅拌的时间为20～60min；所述步骤(4)中，加入硫源后持续搅拌的时间为20～40min；所述步骤(5)中，反应的时间为5～12h。2CN110047660A说明书1/5页一种过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于超级电容器电极材料的制备方法，尤其涉及一种过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备方法。背景技术[0002]随着化石能源的不断消耗和环境问题的日益突出，可再生资源及相关能量存储与转换体系的发展成为亟待解决的问题。近年来，各类新能源材料及对应的储能器件应运而生，锂离子电池、钠离子电池、锂-硫电池、锌-空气电池、超级电容器等储能器件蓬勃发展。其