[发明专利]一种硫化钴锌纳米材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种硫化钴锌纳米材料的制备方法。该方法采用锌盐、钴盐与有机配体反应形成金属有机框架材料作为纳米前驱体，然后将该前驱体与含硫物质发生硫化反应，形成中空的硫化钴锌纳米材料；在前驱体形成过程中，加入基底材料，使片状结构的前驱体反应生成在该基底表面，有效降低了前驱体之间的相互堆叠，从而有助于硫化反应充分发生，使纳米前驱体材料的骨架结构保持良好，从而大大增加了硫化钴锌材料的表面积，有利于作为电极材料应用时提高电化学性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种硫化钴锌纳米材料的制备方法。

背景技术

电化学超级电容器简称超级电容器，是一种介于传统电容器与电池之间的一种储能器件，是将能源与环保相结合的一项绿色技术，由于具有充电时间短，功率性能高，循环稳定性好，使用寿命长，并且无污染，经济环保等优异特性，在应用时不仅能够提供持续性的能源，还能起到环境保护的作用，因此，近些年受到广泛关注,具有广泛的应用领域，在通信、电力、电子产品、新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。

作为一种重要的半导体过渡双金属硫化物，硫化钴锌表现出了优异的电化学性能，普遍应用于电催化和超级电容器领域，是一种理想的电极材料。因此，提高硫化钴锌材料的电化学性能对电催化以及超级电容器领域具有重要意义。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种硫化钴锌纳米材料的制备方法，利用该方法制得的硫化钴锌能够提高电化学性能。

为了实现上述技术目的，本发明人采用将过渡金属离子与有机配体形成具有有机骨架的金属有机框架材料作为前驱体材料，然后将前驱体材料与含硫物质发生硫化反应形成中空的过渡金属硫化物的方法，发现在制备前驱体的过程中，如果加入块体材料作为基底，则纳米前驱体反应生成在该基底表面，能够有效避免纳米前驱体材料之间的相互堆叠，从而有助于硫化反应充分发生，使纳米材料的骨架结构保持良好。

即，本发明的技术方案为：一种硫化钴锌纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用锌盐、钴盐与有机配体，反应形成金属有机框架材料作为纳米前驱体；

(2)将该前驱体与含硫物质发生硫化反应，形成中空的硫化钴锌纳米材料；

其特征是：在所述步骤(1)的反应过程中，加入块体材料作为基底，纳米片状前驱体生成在该基底表面。

所述的基底材料不与锌盐、钴盐以及有机配体发生反应，其材料不限，包括镍、碳等。为了提高基底的表面积，优选具有多孔状的基底材料，例如泡沫镍、碳布、碳纸、碳纳米管，石墨烯。

作为一种实现方式，所述的步骤(1)中，取一定量的锌盐与钴盐溶于第一溶剂形成第一溶液，将有机配体溶于第二溶剂形成第二溶液；将第一溶液与第二溶液混合均匀形成混合溶液，加入基底材料，发生反应形成纳米前驱体。作为优选，混合溶液中，锌盐与钴盐、有机配体与溶剂的摩尔比为1:(3-8)：(0.5-6)。其中，作为优选，锌盐与钴盐的摩尔比为1：(0.2-5)，进一步优选为1：(0.5-3)。

所述的锌盐不限，包括醋酸锌、硝酸锌、氯化锌等中的一种或几种。

所述的钴盐不限，包括醋酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、碳酸钴等中的一种或多种。

所述的有机配体不限，包括2-甲基咪唑、苯并咪唑、2-硝基咪唑、对苯二甲酸等中的一种或多种。

所述的第一溶剂不限，包括水与有机溶剂，所述有机溶剂不限，包括甲醇、乙醇、DMF、DMA等中的一种或多种。

所述的第二溶剂不限，包括水与有机溶剂，所述有机溶剂不限，包括甲醇、乙醇、DMF、DMA等中的一种或多种。

作为优选，所述步骤(1)中，反应时间为3h-24h。