[发明专利]一种具有优异电化学性能的锰钴硫化物/还原氧化石墨烯复合材料及制备方法

说明书

一种具有优异电化学性能的锰钴硫化物/还原氧化石墨烯复合材料及制备方法，属于储能材料领域，可解决锰钴硫化物在充放电过程中较差的循环性能的问题，复合材料命名为MnCoS/rGO/NF‑x，制备方法为：使用化学沉积法在泡沫镍基底上生长还原氧化石墨烯；将Mn(NO₃)₂、Co(NO₃)₂·6H₂O、NH₄F和尿素混合溶解，搅拌后转移至反应釜中，将泡沫镍作为基底放入反应釜中反应，干燥后退火处理，得到复合材料；将硫源溶解后倒入反应釜中，并将第二步所得的样品放入反应釜反应。本制备方法可通过改变反应时间得到不同形貌的样品，从而改进材料的电化学性能。所制成的器件具有高的能量密度和功率密度，且循环稳定性优异。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种具有优异电化学性能的锰钴硫化物/还原氧化石墨烯复合材料及制备方法。

背景技术

随着全球人口总数不断增多，世界经济整体大步向前发展，在可见的50年内世界对于能源的需求会翻一番，同时伴随着人们的是生态环境的退化，能源的短缺，这就导致了对于绿色、清洁、无害的可再生能源需要越来越强烈。

全球各国都投入大量的人力、物力来寻求一种可持续的能源供给用来替代化石燃料。从上世纪80年代开始，新兴能源的概念逐渐进人们视野中风能，太阳能，潮汐能，地热能等绿色能源己经逐步投入到现实生活运用中来，但是这些能源依然受到了地域和时域等因素的困扰。进入21世纪后，电子信息领域迅猛发展，便携通讯器件、备用电源以及混合动力汽车等也得到广泛应用，促使人们研发高效新型的能源存储材料与转换装置。其中，凭借快速充放电、高功率密度、优秀的循环稳定性以及环境友好特性等优点，超级电容器成为最具潜力的下一代储能器件之一。在这种背景之下，科研工作者们开始高度重视超级电容器的研发与应用。

众所周知，超级电容器的电化学性能很大程度上取决于电极材料的种类、形貌及结构。由于硫元素的电负性比氧元素低，相比于过渡金属氧化物，过渡金属硫化物具有更为灵活的结构及更高的电导率。在众多的过渡金属硫化物中，锰钴硫化物因其理论比电容高、原料丰富、环境友好及安全等优势，成为了目前研究的热点。但因其在充放电过程中的体积变化，导致其较差的循环性能。还原氧化石墨烯作为碳材料的一种因其较大的比表面积被广泛应用于电极材料中。另外，还原氧化石墨烯能够减轻电极材料的在循环测试过程中的体积变化，将其锰钴硫化物结合，制备锰钴硫化物与还原氧化石墨烯的复合电极材料，有利于提高超级电容器的电化学性能。

发明内容

本发明针对锰钴硫化物在充放电过程中较差的循环性能的问题，提供一种具有优异电化学性能的锰钴硫化物/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种具有优异电化学性能的锰钴硫化物/还原氧化石墨烯复合材料，具有如下结构通式：MnCoS/rGO/NF-x，其中x表示硫化反应时间的不同，其取值为1-7。

一种具有优异电化学性能的锰钴硫化物/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，用化学沉积法在泡沫镍基底上生长还原氧化石墨烯：将氧化石墨烯超声分散于蒸馏水中，形成均匀的棕色的溶液后，加入抗坏血酸，搅拌均匀后，得到分散液，将依次用丙酮，盐酸，无水乙醇清洗干净的泡沫镍至于分散液中，在90℃下沉积6h后，用去离子水冲洗泡沫镍表面，置于60℃条件下，干燥12h，得到长有还原氧化石墨烯的泡沫镍基底；