[发明专利]一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法

说明书

本发明是一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法。本发明的目的是提供了一种简单的二步溶剂热技术生长用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法。本发明一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法是：采用过渡金属盐硝酸钴、硝酸镍和无水乙酸钠为反应原料，分别采用聚乙二醇，乙二醇和乙醇作为溶剂，硫代乙酰胺(TAA)为硫源，通过二步溶剂热的方法制备出硫化钴镍纳米片。采用本发明所制备的硫化钴镍纳米片材料具有可重复性高，合成过程简单，易控制，产量大的优点。并且这种片层结构有利于电解质离子和电极表面的快速作用，有利于高效的充放电，提供较高的比容量。

技术领域

本发明属于过渡金属硫化物制备技术及其超级电容器电极材料技术领域，特别是一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法。

背景技术

硫化钴镍作为一种典型的过渡金属硫化物，因具有易制备、环境友好、无毒以及优良的光学、磁学和电化学性能，且可普遍应用于电催化、太阳能电池和超级电容领域而受到越来越多的关注和研究热情。与二元金属硫化物(NiSx、CoSx)相比，三元金属硫化钴镍因在结构中引入了新的金属原子而引起晶体结构的改变，从而使其光学，磁学和电化学性能得到提高。因此，与单金属硫化物相比较，硫化钴镍拥有更高的导电性、电催化活性和理论容量值，在催化，锂离子电等领域有着广泛的用途，尤其是作为超级电容器电极材料，受到越来越多的关注和应用。在美国化学学会期刊《纳米快报》(2014年，14卷831页)有过报道。

硫化钴镍有多种合成方式，目前文献中常报道的有脉冲激光沉积法、湿法化学沉积、微波辅助法、以及电化学沉积法等，但这些方法大多存在成本高，安全隐患，过程繁琐及产量低等问题。硫化钴镍比较常用的是水热法，荷兰的《纳米能源》杂志(2014年，3卷36页)和《科学快报》杂志(2015年，5卷7862页)等报道过其合成方法，水热法因具有环境友好、反应条件相对温和、成本低等优点而受到广大科研工作者的青睐。但上述提及方法合成得到的硫化钴镍存在较高的生产成本，比容量低等问题，阻碍了其进一步的使用价值。基于上述，高容量、高能量密度、能实现大规模生产的硫化钴镍纳米片电极材料还未报道。

发明内容

本发明的目的是提供了一种简单的二步溶剂热技术生长用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法，该方法较现有的制备硫化钴镍的方法所存在的重复性差，合成过程复杂，产量少相比，具有可重复性高，合成过程简单，产量大的优点，并且该方法制备的硫化钴镍纳米片电极材料在碱性电解质中，能提供较高的比容量，在电化学储能性能方面的显示出极大的发展潜力。

本发明的技术方案是通过如下方式实现的：一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法，采用过渡金属盐硝酸钴、硝酸镍和无水乙酸钠为反应原料，分别采用聚乙二醇，乙二醇和乙醇作为溶剂，硫代乙酰胺(TAA)为硫源，通过二步溶剂热的方法制备出硫化钴镍纳米片。

在所述的一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法中，制备硫化钴镍纳米片的方法包括以下步骤：

⑴取原料硝酸镍(Ni(NO₃)₂)、硝酸钴(Co(NO₃)₂)、无水乙酸钠(NaAC)溶于一定量的聚乙二醇和乙二醇配成摩尔浓度分别为0.125～0.25M、0.125～0.25M、0.5～0.75M，经超声分散形成均一的溶液，再搅拌30分钟，然后将上述混和溶液转移至反应釜中，经180～220℃，反应14～16个小时，待自然冷却至室温后打开反应釜，用去离子水和无水乙醇洗涤离心，60℃真空干燥12小时，即得到不同镍钴含量的钴镍纳米片前驱体；

⑵取步骤⑴得到的钴镍纳米片前驱体(1.5～3.0g)分散在一定量的乙醇溶剂中，再加入一定量的硫代乙酰胺(TAA)，经超声分散后转移至反应釜中，在130～150℃下，反应1～2小时，得到具有不同镍钴含量的硫化钴镍纳米片，其直径范围为1.9～2.8μm。