[发明专利]一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料及其制备方法和在双电层超级电容器中的应用。硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料具有层状微米花结构；所述层状微米花结构由硫氰酸铵插层二硫化钼纳米片组装构成；其制备方法是将钼源及硫脲在水介质中进行水热反应，即得。该方法工艺简单、成本低、条件温和、所需设备简单、对环境友好，可以实现大规模生产。将硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料用于双电层超级电容器中，其具有优异的电容性能和循环稳定性，可以广泛应用在可穿戴电化学储能或柔性电子产品等领域。

技术领域

本发明涉及一种电极材料，尤其涉及一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料，还涉及其制备方法和硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料在超级电容器中的应用，属于超级电容器电极材料制备技术领域。

背景技术

超级电容器以其高能量密度、高功率密度、长寿命、对环境友善等优点而备受关注，在太阳能充电器、报警装置、家用电器、微机的备用电源、飞机的点火装置等航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景，已成为世界各国研究的热点。在超级电容器的研究与开发过程中，高比表面积的碳材料是超级电容器理想的电极材料，如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管和碳纤维等。尽管碳材料超级电容器已经初步的商业化应用，但是由于其容量比较小，应用程度也在一定程度上受到较大的限制，需要寻找新的大容量的、稳定可靠的超级电容器电极材料。

TMDs因其具有类石墨烯的层状结构，较短的离子和电子传输距离，因而引起了研究人员的巨大兴趣。二硫化钼作为一种典型的过渡金属硫族化合物，具有类石墨烯结构。层内Mo与S原子之间构成共价键，结构非常稳定。二硫化钼独特的物理化学性质，已经广泛的应用于电化学储能，并展现了极好的性能，因而有可能作为超级电容器的理想电极候选材料。当前二硫化钼材料的研究核心，是对其进行002晶面的有效插层。具体而言，在超级电容器领域，通过层间002晶面内插入小分子扩大层间距可以降低层间离子的扩散势垒，从而来提高电子和离子的传导速率，进而充分利用层内活性位点，实现高功率，高能量存储。由于MoS₂层之间的范德华相互作用弱，所以可以通过嵌入或捕获异物来实现层间膨胀。MoS₂插层化合物的合成方法主要有“自上而下的方法”和“自下而上的方法”，这当中“自下而上的方法”由于可以在生长MoS₂的同时插入外来客体而具有更大的优势。如中国专利CN101024516B公开了一种先通过正丁基锂对二硫化钼进行插层，得到锂插层二硫化钼，然后采用水剥层制备了二硫化钼悬浮液，并在氯化铵溶液中插层制备了(NH4⁺)_xMoS₂插层化合物。文献[Nano Lett.2015,15,2194-2202]和[Nano Energy,2015,15:453-461.]报道了一种将二硫化钼浸泡在正丁基锂形成锂化二硫化钼，再将锂化二硫化钼加入去离子水中形成单层二硫化钼悬浮液，之后向悬浮液中加入PEO得到PEO插层二硫化钼复合材料。文献[NanoEnergy,2016,22:2211-2855.]报道了一种在制样时加入辛胺，再将得到的产物进行退火处理形成一种二硫化钼层间碳插层复合材料。现有的这些插层手段大都是多步、需要插层中间体或需要其他客体充当插层剂。因此，发展新的、温和的、简单的一步插层化合物仍有待于进一步开发。

发明内容

针对现有技术中二硫化钼微米花材料作为超级电容器电极材料存在容量低等不足，本发明的第一个目的是提供一种比表面积大、电化学活性高及稳定性好的硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料。

本发明的第二个目的是提供一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的制备方法，该制备方法简单、成本低、合成温度低，不需要大型设备和苛刻的反应条件，可以实现大规模生产。