/NiS納米復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超級電容器電極材料領(lǐng)域，特別涉及一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是社會發(fā)展的基石，隨著經(jīng)濟的增長，人類對能源的需求越來越大，據(jù)報道，我們的全球能源需求到本世紀中葉將翻一番，到2100年將是現(xiàn)在的三倍。因此，能源問題是當今社會亟待解決的問題之一，開發(fā)新型、環(huán)境友好的新能源將是未來發(fā)展的必然趨勢。而超級電容器作為一種新型的儲能器件，也因此備受關(guān)注。超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲能器件，它具有儲電荷能力高，充放電速度快，效率高，循環(huán)壽命長，對環(huán)境無污染等特點。
[0003]超級電容器的電極材料是制約其發(fā)展的重要因素，過渡金屬氧化物由于其具有多個氧化態(tài)而被廣泛研究應(yīng)用于電極材料領(lǐng)域。DP Cai等以鉬酸鈉和乙酸鎳為原料，140°C水熱反應(yīng)12h合成海膽狀NiMoO4納米微球，研究表明，該材料具有很高的比電容(電流密度為2A/g時比電容為920.8F/g)，但是循環(huán)2000次后電容保留74.5%，循環(huán)性能不夠理想(D.P.Cai, D.D.Wang, B.Liu, et al.ACS Appl Mat.1nterfaces.2013, 5: 12905-12910.)o
[0004]近年來，為了尋找新型、成本低廉的電極材料，研究者們對過渡金屬硫化物的研究也比較多。L Yu等以泡沫鎳為模板采用水熱法合成NiS納米片，電流密度為2A/g時比電容為 440F/g，循環(huán) 2000 次后電容仍保留 90% (L.Yu, B.Yang, Q.Liu, et al.J.Electroanal Chem.2015, 739: 156 - 163.)，因此 NiS 對提高 NiMo04i極材料的循環(huán)性能有一定作用。而1必2具有與石墨烯類似的層狀結(jié)構(gòu)，是三個原子層(S-Mo-S)通過范德華力相互作用堆放在一起的，該層狀結(jié)構(gòu)和微弱的范德華力可以加快電子轉(zhuǎn)移，也為電荷存儲提供較大的表面積，可以提高電極材料的循環(huán)性能(J.Wang, D.L.Chao, J.L.Liu,et al.Nano Ener.2014, 7: 151 - 160.)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種科學合理，簡單易行，成本低，產(chǎn)品形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)可控，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法。
[0006]解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是，它包括以下步驟:
(1)將鉬酸銨(NH4)6Μο7024.4Η20、乙酸鎳 Ni (CH3COO) 2.4Η20、硫脲 H2NCSNH^氯化鈉 NaCl按比例加入到70mL超純水中，攪拌20min，配置混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，160-180°C反應(yīng)16_24h；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ; (4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為4°C /min,即得到NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料。
[0007]所述步驟(I)中的(NH4)6Μο7024.4Η20 加入量為 0.21mmol-0.39mmol。
[0008]所述步驟(I)中Mo與Ni的用量摩爾比為1:0.5-1:10
[0009]所述步驟(I)中Mo與S的用量摩爾比為1:1-1:4。
[0010]所述步驟(I)中Mo與NaCl的用量摩爾比為1:0_1:4。
[0011]所述步驟(4)得到的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料為棒狀結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明制備的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料特別適用于作為超級電容器的電極材料。
[0013]本發(fā)明的有效益果
(1)本發(fā)明采用以鉬酸銨、乙酸鎳和硫脲為原料，以氯化鈉為結(jié)構(gòu)導向劑，制備得到的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料為棒狀結(jié)構(gòu)，其直徑約為200-250nm，平均長度約為9 μπι。NiMoO4具有較高的比電容，且可以有效抑制MoS 2和NiS的團聚，MoS 2和NiS具有層狀結(jié)構(gòu)，可以改善NiMoO4作為超級電容器電極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，而NaCl作為結(jié)構(gòu)導向劑的加入可以使納米棒的長度增加3 μπι，使得長徑比增大，更有利于材料具有優(yōu)異的電化學f生會K ;
(2)本發(fā)明為一鍋水熱法制備NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料，該方法科學合理，簡單易行，成本低，產(chǎn)品形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)可控，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明中實施例3制備的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料SEM圖片。
[0015]圖2是本發(fā)明中實施例3制備的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料XRD圖片。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作出各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請權(quán)利要求書所限定的保護范圍。
[0017]實施例1的一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，制備步驟為:
(1)稱量(ΝΗ4)6Μο7024.4Η200.21mmol、Ni (CH3COO) 2.4Η20 0.74mmoI 及 H2NCSNH2 1.47mmol加入到70mL超純水中，攪拌20min ；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，160°C反應(yīng)24h；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ;
(4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為4°C /min，得到NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料。
[0018]實施例2的一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，制備步驟為:
(I)稱量(NH4)6Μο7024.4Η20 0.24mmol、Ni (CH3COO)2.4Η20 1.34mmol、H2NCSNH2 3.36mmol及NaCl 1.68mmol加入到70mL超純水中，攪拌20min ； (2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，170°C反應(yīng)24h；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ;
(4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為 4°C /min。
[0019]實施例3的一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，制備步驟為:
(1)稱量(NH4)6Μο7024.4Η200.30mmol、Ni (CH3COO)2.4Η20 2.1Ommol、H2NCSNH2 8.40mmol及NaCl 4.20mmol加入到70mL超純水中，攪拌20min ；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，180°C反應(yīng)20h；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ;
(4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為 4°C /min。
[0020]實施例4的一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，制備步驟為:
(1)稱量(NH4)6Μο7024.4Η200.36mmol、Ni (CH3COO)2.4Η20 2.52mmol、H2NCSNH2 7.56mmol及NaCl 7.56mmol加入到70mL超純水中，攪拌20min ；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，170°C反應(yīng)20h；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ;
(4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為 4°C /min。
[0021 ] 實施例5的一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，制備步驟為:
(1)稱量(NH4)6Μο7024.4Η200.39mmoUNi (CH3COO)2.4Η20 2.73mmoI'H2NCSNH2 10.92mmol及NaCl 10.92mmol加入到70mL超純水中，攪拌20min ；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，180°C反應(yīng)16h；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ;
(4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為 4°C /min。
【主權(quán)項】
1.一種NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是，它包括以下步驟: (1)將鉬酸銨(NH4)6Μο7024.4Η20、乙酸鎳 Ni (CH3COO) 2.4Η20、硫脲 H2NCSNH^氯化鈉 NaCl按比例加入到70mL超純水中，攪拌20min，配置混合溶液； (2)將混合溶液轉(zhuǎn)移至容積為10mL的反應(yīng)釜中，160-180°C反應(yīng)16_24h； (3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫并以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心4min，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60°C干燥12h ; (4)將干燥后的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400°C煅燒2h，升溫速率為4°C /min,即得到NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是:所述步驟(I)中的(NH4) 6Μο7024.4Η20 加入量為 0.21-0.39mmol。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是:所述步驟(I)中Mo與Ni的用量摩爾比為1:0.5-1:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是:所述步驟(I)中Mo與S的用量摩爾比為1:1-1:4。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是:所述步驟(I)中Mo與NaCl的用量摩爾比為1:0-1:4。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特征是:所述步驟(4)得到的NiMo04/MoS2/NiS納米復(fù)合材料為棒狀結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料的制備方法，其特點是，采用鉬酸銨、乙酸鎳和硫脲為原料，氯化鈉為結(jié)構(gòu)導向劑，將其溶于70mL超純水中，室溫下攪拌至完全溶解；將溶液轉(zhuǎn)移至100mL反應(yīng)釜中160-180℃反應(yīng)16-24h；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，離心所得到的產(chǎn)物先用超純水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次，置于真空干燥箱中60℃干燥12h，最后將干燥的產(chǎn)物置于真空充氣管式爐中，在N2的保護下，400℃煅燒2h，即得到NiMoO4/MoS2/NiS納米復(fù)合材料。具有科學合理，簡單易行，成本低，產(chǎn)品形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】H01G11/86, H01G11/30
【公開號】CN105097300
【申請?zhí)枴緾N201510464629
【發(fā)明人】關(guān)曉輝, 呂璇, 魯敏, 徐小惠
【申請人】東北電力大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月1日