[发明专利]一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用，该钴基二元金属硫化物的制备方法，包括以下步骤：将ZIF‑67在搅拌状态下加入硝酸盐的甲醇溶液中，然后回流2‑4h，得混合溶液C；向混合溶液C中加入硫脲和乙二胺，得溶液D，将其置于高压反应釜中，反应20‑30h，然后依次经过离心清洗和干燥，制得。该钴基二元金属硫化物作为超级电容器电极材料使用，其具有比容量高，循环性能好的优点。

技术领域

本发明属于新能源纳米材料技术以及电化学领域，具体涉及一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石燃料的快速枯竭和日益严重的能源危机，当前社会对环境友好、低成本、高效率的能源转换和储存技术提出了迫切需求。超级电容器，一种新形式的电化学能量存储器件，由于其具有充放电迅速、循环寿命长、毒性低，成本低廉和原料丰富等优点，已经在混合动力电动汽车，消费电子产品和备用能源系统等领域中引起了极大的关注。但是尽管如此，超级电容器相比于二次电池，由于其能量密度偏低仍不能满足于当前市场对能量储存的要求。

超级电容器电极由电极活性物质，粘结剂，导电剂和集流体组成，其中电极活性物质是决定超级电容器性能的关键性因素。目前，碳材料，金属氧化物，金属硫化物和导电聚合物作为电极材料已经在超级电容器领域进行了诸多报道。虽然以上电极材料通过结构设计可以极大地改善其电化学性能，但是由于其本征性质的限制，导致其比容量较低，且循环性能较差，目前仍然很难达到市场应用的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用，该钴基二元金属硫化物可有效解决现有的超级电容器电极材料存在比容量低和循环性能差的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钴基二元金属硫化物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67在搅拌状态下加入硝酸盐的甲醇溶液中，然后回流2-4h，得混合溶液C；

(2)向步骤(1)中获得的混合溶液C中加入硫脲和乙二胺，得溶液D，并将其置于高压反应釜内，于1-3MPa，100-200℃条件下反应20-30h，然后依次经过离心清洗和干燥，制得。

进一步地，步骤(1)中所述类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67的制备方法如下：取Co(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑，分别将两者溶于甲醇中，得含Co(NO₃)₂·6H₂O的溶液A和含2-甲基咪唑的溶液B；将溶液B在搅拌状态下加入溶液A中，室温下静置20-30h，然后用甲醇离心清洗，真空干燥，制得。

进一步地，步骤(1)中硝酸盐的甲醇溶液中硝酸盐的质量浓度为2.2-2.5g/L，类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67在硝酸盐的甲醇溶液中的浓度为0.01-0.05g/L。

进一步地，步骤(1)中的硝酸盐为硝酸铜。

进一步地，步骤(1)中的回流温度为50-90℃。

进一步地，步骤(1)中的回流温度为65℃。

进一步地，步骤(2)的溶液D中硫脲的摩尔浓度为0.03-0.06mol/L，乙二胺的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L。

进一步地，步骤(2)中的反应温度为150℃，反应时间为24h。

通过上述任一方法制备得到钴基二元金属硫化物。

上述钴基二元金属硫化物作为超级电容器电极材料的应用。

本发明所产生的有益效果为：