[发明专利]一种金属硫化物/导电聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种金属硫化物/导电聚合物复合材料及其制备方法。本发明提供了一种金属硫化物/导电聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将导电聚合物、有机溶剂超声混合，加入金属盐、有机配体搅拌均匀，室温静置一段时间，最后进行水热硫化，得到金属硫化物/导电聚合物复合材料。本发明以导电聚合物、金属盐、有机配体为原料，室温静置得到含有导电聚合物的金属有机框架结构前驱体，再经过水热硫化得到金属硫化物/导电聚合物复合材料，制备方法简单且复合材料表现出优异的电化学性能。实验结果表明，本发明提供的制备方法制备的复合材料电容高达1450Fg^‑1，电化学循环稳定性高、循环2000次后电容保留率约为72.3％。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种金属硫化物/导电聚合物复 合材料及其制备方法。

背景技术

电化学超级电容器(Electrochemical Supercapacitors)简称超级电容器， 是一种介于传统电容器和充电电池之间的、且兼具二者优点的新型储能器件。 与传统电容器相比，超级电容器具有更大的比容量(是同体积传统电容器比 容量的2000-6000倍)和更高的能量密度；与充电电池相比，超级电容器具有 更高的功率密度(是充电电池的10-100倍)和更长的循环寿命(大于10⁵次)， 可在大电流密度下快速充放电，运行温度宽(-40～70℃)，无污染，免维修 等特点，在国防军工、航空航天，交通运输、电子信息和仪器仪表等领域具有广阔的应用前景，是新能源领域的研究热点。超级电容器作为一种储能器 件，是将能源与环保相结合的一项绿色技术，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。

金属硫化物/导电聚合物复合材料作为一种超级电容器电极材料，属于法 拉第赝电容电极材料，具有高的比电容，良好的循环性能等优异的电化学性 能。具有三维相互交连网状结构的金属硫化物/导电聚合物复合材料不仅增大 了电解液与电极材料的接触面积，缩短了纳米颗粒间的离子传输距离，加快 了离子传输速率，提供电子传输的快速通道，可显著增大电容。同时，还保 持了硫化物的中空结构，可以减缓充放电过程中电极材料的膨胀，增加材料 的稳定性。因此，金属硫化物/导电聚合物复合材料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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属硫化物/导电聚合物复合材料及其制备方 法。本发明提供的制备方法简单，成本低且复合材料表现出优异的电化学性 能。

本发明提供了一种金属硫化物/导电聚合物复合材料的制备方法，包括以 下步骤：

(1)将导电聚合物、有机溶剂超声分散均匀；

(2)将金属盐、有机配体加入到步骤(1)的溶液中，磁力搅拌均匀， 得到混合反应溶液；

(3)将所述步骤(2)得到的混合反应液室温静置一段时间，得到金属 硫化物/导电聚合物复合材料前驱体；

(4)将所述步骤(3)得到的金属硫化物/导电聚合物复合材料前驱体进 行水热硫化反应，得到金属硫化物/导电聚合物复合材料。

优选的，所述步骤(1)中导电聚合物的浓度为0.3～2.5mg/ml；所述的超 声频率为40～100Khz，超声时间为0.5～1.5h。

优选的，所述步骤(1)中的导电聚合物包括聚苯胺和聚吡咯中的一种或 两种。

优选的，所述步骤(1)中的有机溶剂包括甲醇、乙醇和N，N-二甲基甲酰 胺中的一种或多种。

优选的，所述步骤(2)中金属盐、有机配体的摩尔比是1∶1～6。

优选的，所述步骤(2)中的金属盐包括硝酸钴、硝酸锌和硝酸镍的两种 或多种。

优选的，所述步骤(2)中的有机配体包括2-甲基咪唑、2-硝基咪唑、苯 并咪唑和5-氯苯并咪唑中的两种或多种。