[发明专利]一种用于超级电容器的SnS/MCNT纳米复合电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超级电容器的SnS/MCNT纳米复合电极材料的制备方法。 

背景技术

超级电容器能提供比普通电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更长的循环寿命，被认为是一种高效实用的新型能源，根据储能机理可分为双电层机理和法拉第准电容机理。应用双电层机理的超级电容器电极材料主要包括高比表面积的碳材料，如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管、和碳纤维等[A.G.Pandolfo et.al，J.Power Sources 157(2006)11-27.]，都是超级电容器理想的电极材料。尽管碳材料超级电容器已初步商业化应用，但因其比容量较小，应用程度因而受到很大限制，需要寻找新的大比电容、稳定可靠的超级电容器电极材料。在近几年的研究中，利用金属氧化物发生氧化还原反应而产生的法拉第准电容进行能量储存的电化学电容器引起了科研工作者的极大兴趣。其中以RuO₂、IrO₂等贵金属氧化物为电极材料的准电容器的研究较多。尽管贵金属电极材料的比电容较碳材料有了很大的提高，但其价格昂贵且有毒，因此在商业化生产方面存在较大的困难。资源丰富、价格便宜的过渡金属氧化物MnO₂等做为超级电容器电极材料具有与RuO₂相似的法拉第准电容机理，有着较大的比电容和比功率，已经成为超级电容器领域的研究热点之一，但目前距离产业化还有相当的距离。 

SnS是一种正交结构的IV-VI族半导体材料，通常为层状结构，层与层之间以范德华力相结合。SnS在光伏材料[N.Sato et al.，Sol.Energy Mater.Sol.Cells，85(2005)153-165.B.Subramanian et al.，Sol.Energy Mater.Sol.Cells，79(2003)57-65.]和锂离子电池负极材料[X.-L.Gou et al.，Mater.Chem.Phys.，93(2005)557-566.H.Mukaibo et al.，J.Power Sources，119-121(2003)60-63.]等方面都有相关研究。但SnS做为一种潜在的超级电容器电极材料，其相关的探索还比较少。M.Jayalakshmi课题组[M.Jayalakshmi et al.，Electrochem.Commun.，6(2004)1119-1122.]对以SnS为电极材料的超级电容器做了初步的研究。他们以水热法制备了SnS纳米棒，在0.1M KOH和NaCl电解质溶液中对SnS的超级电容器性能进行测定。结果表明SnS具备良好的电化学循环稳定性和较大的比电容，在碱性和中性电解质中都适合做为具有良好性能的超级电容器电极材料。由于水热法需要在特定温度和高压下实施，对设备有一定的要求，因此不利于大范围的推广应用。 

发明内容

本发明公开一种用于超级电容器的SnS/MCNT纳米复合电极材料的制备方法，采用工业上广泛使用的高能球磨技术来进行SnS粉体的制备以及SnS/MCNT的复合，得到SnS/MCNT纳米复合电极材料。操作简单，设备要求不高，适用范围广。可应用在需要中性电解液、高稳定性、高功率密度电源场合。 

一种用于超级电容器的SnS/MCNT纳米复合电极材料，以SnS(硫化亚锡)同MCNT(多壁碳纳米管)球磨复合制备得到SnS/MCNT复合电极材料。 

一种用于超级电容器的SnS/MCNT纳米复合电极材料的制备方法，其特征在于步骤如下： 

A)高能球磨制备SnS粉体： 

将Sn粉和S粉按摩尔比1∶1放入高能球磨罐中，加入乙醇，球磨速度250转/分，球磨24小时；将球磨产物取出并放入干燥箱中85℃恒温干燥24小时；将黑褐色产物粉末在玛瑙研砵中研磨得到球磨SnS粉体材料； 

B)多壁碳纳米管的前处理： 

将MCNT放入浓硝酸和浓硫酸体积比为1∶3的混合溶液中，在80℃下磁力搅拌反应30分钟；将反应后的混合溶液进行反复抽滤、清洗，并在干燥箱中烘干产物，研磨收集后得到处理好的MCNT； 

C)将高能球磨制备的SnS粉体同研磨收集后得到处理好的MCNT，混合后放入高能球磨罐中，加入乙醇，球磨速度150转/分，球磨时间1小时；待球磨罐冷却至室温后，将球磨产物取出，在干燥箱中85℃恒温干燥24小时；最后，将产物粉末在玛瑙研砵中研磨得到SnS/MCNT纳米复合电极材料；电解液为中性溶液。