[发明专利]一种二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C3

说明书

本发明提供了一种二维中空纳米片结构的硫化钴/g‑C₃N₄复合电极材料及其制备方法。本发明提供了一种二维中空纳米片结构的硫化钴/g‑C₃N₄的制备方法。具体是将g‑C₃N₄加入到含有钴盐、C₄H₆N₂和溶剂的反应溶液中，通过钴离子与C₄H₆N₂反应，在g‑C₃N₄上原位生长形成二维纳米片前驱体，然后加入硫源，通过水热反应得到二维中空纳米片结构的硫化钴/g‑C₃N₄复合电极材料。本发明材料的制备过程简单，成本低，无污染。该复合电极材料，能够增大电解质溶液与电极材料的接触面积，缩短离子传输路径，加快离子传输速率，增加导电性。作为超级电容器电极材料，该材料具有优异的比电容和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器和纳米材料技术领域，具体涉及一种二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C₃N₄复合电极材料及其制备方法。

背景技术

电化学超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的一种电源。根据储能机理的不同分为双电层电容器和法拉第赝电容器两种。具有充电时间短，功率密度高，循环稳定性好，使用寿命长，绿色环保无污染等优异特性，因此在通信、电子产品、新能源汽车等领域得到了广泛的应用。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。

硫化钴作为一种超级电容器电极材料，属于法拉第赝电容器电极材料，具有价态多、理论容量高等特点。但是其应用受限于电化学反应速率慢、导电性差以及循环稳定性差的缺点。本发明的二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C₃N₄复合电极材料有以下优点：一、引入导电性好的g-C₃N₄能够大大降低电阻，增强电极材料的导电性；二、中空纳米片结构可以避免电极材料的团聚，增大电极材料与电解质溶液的接触面积，缩短离子传输路径，提高电子转移的速率，进一步提高比电容。三、硫化钴中空纳米片与g-C₃N₄相互作用，可大大提高电极材料的循环稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维中空纳米片结构的硫化钴 /g-C₃N₄复合电极材料及其制备方法。本发明提供的制备方法简单，制备的电极材料电化学性能优异、性能稳定，可重复率高。

本发明提供的一种二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C₃N₄复合电极材料的制备方法通过以下技术方案进行实施：

(1)取一定量的三聚氰胺、硫脲、尿素中的一种或多种置于管式炉中在氮气氛围下煅烧，得到g-C₃N₄；

(2)将煅烧得到的g-C₃N₄与溶剂混合超声分散，然后加入 C₄H₆N₂继续超声得到均匀的溶液；

(3)取一定量的钴盐加入适量的溶剂，形成均匀的溶液；

(4)将所述步骤(2)和(3)得到的两种均匀的溶液混合，搅拌，静置一段时间，离心，洗涤，干燥，得到二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C₃N₄复合电极材料的前驱体；

(5)将所述步骤(4)得到的复合电极材料前驱体放入含有硫源的溶液中，进行水热反应，得到二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C₃N₄复合电极材料。