[发明专利]一种超级电容器电极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种超级电容器电极材料的制备方法。首先制备二氧化硅微球；然后在其表面组装一层阳离子聚电解质使之正电化；接下来在正电化的二氧化硅微球表面组装一层氧化石墨烯得到二氧化硅/氧化石墨烯复合微球；然后采用水热法在其表面沉积、生长二硫化钼纳米片并同时将包覆的氧化石墨烯还原成石墨烯进而得到二氧化硅/石墨烯/二硫化钼复合微球；最后，通过水热法用过量氢氟酸将其中的二氧化硅内核去除从而合成出二硫化钼/石墨烯空心复合微球。将二硫化钼/石墨烯空心复合微球、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合研钵，加入N‑甲基吡咯烷酮研磨成浆，将该浆料涂覆于泡沫镍，放入真空干燥箱，得到稳定性能优异的超级电容器工作电极材料。

本发明是申请号为201610748848.1、申请日2016年08月26日、发明名称为“一种二硫化钼/石墨烯空心复合微球及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明属于微纳米复合材料的制备技术领域，具体涉及一种微纳米复合材料用作超级电容器电极材料的其制备方法。

背景技术

目前许多具有不同结构和形貌的二硫化钼基超级电容器电极材料例如花状二硫化钼纳米球、介孔二硫化钼纳米材料、二硫化钼空心微球、二硫化钼纳米团簇、二硫化钼/碳、二硫化钼/二硫化锡、二硫化钼/二氧化锡复合材料等也应运而生；但是现有的二硫化钼基材料作为超级电容器电极材料使用时，其比电容十分有限，往往难以超过200F g^-1，且稳定性也常常难以令人满意。如何通过采用简单经济的方法提升二硫化钼基复合材料的导电性并同时构筑独特的层次性多孔结构增加其比表面积来获得优异性能的二硫化钼基超级电容器电极材料显得至关重要，而且这也成为了目前该领域的难点问题。

发明内容

本发明目的是提供一种具有大比表面积、良好导电性和出色电化学性能的二硫化钼/石墨烯空心复合微球及其简单、方便的合成方法，使之在超级电容器方面产生应用，并丰富二硫化钼基复合材料的种类。

本发明是通过以下技术方案实现的。首先制备表面带负电的二氧化硅胶体微球，然后通过静电作用在其表面组装一层阳离子聚电解质使之正电化，接下来借助超声辅助的自组装手段再次通过静电作用在正电化的二氧化硅微球表面包覆一层氧化石墨烯从而得到二氧化硅/氧化石墨烯复合微球，然后采用水热法在其表面沉积、生长二硫化钼纳米片并同时将包覆的氧化石墨烯还原成石墨烯从而得到二氧化硅/石墨烯/二硫化钼复合微球，最后，通过水热法用过量氢氟酸将该复合物微球的二氧化硅内核去除进一步合成出二硫化钼/石墨烯空心复合微球，并将其作为超级电容器电极材料使用，具体包括以下步骤：

(1)采用已报道的稍加改进的法制备尺寸均匀且可控的二氧化硅胶体微球[(a)Wang,W.；Gu,B.；Liang,L.；Hamilton,W.A.J.Phys.Chem.B 2003,107,3400-3404.(b)Wang,W.；Gu,B.；Liang,L.；Hamilton,W.A.J.Phys.Chem.B 2003,107,12113-12117.]，其表面带有负电性。

(2)通过静电作用在表面带负电的二氧化硅微球表面组装一层阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵，从而使之正电化。

(3)借助超声辅助的界面自组装手段将小尺寸氧化石墨烯片包覆于正电化的二氧化硅微球表面。即在不间断的强力超声下使表面带有负电的小尺寸氧化石墨烯片通过静电作用自组装于(2)中表面正电化的二氧化硅微球表面，从而得到具有良好水分散性的二氧化硅/氧化石墨烯复合微球(Xiao,W.；Zhang,Y.；Liu,B.ACS Appl.Mater.Interfaces2015,7,6041-6046.)。

(4)将步骤(3)制备的二氧化硅/氧化石墨烯复合微球超声分散于水中，在超声条件下将含有钼酸钠和硫脲的水溶液逐滴加入分散液中，再加入少量氢氟酸形成均匀反应体系。