一种丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的制备方法和应用，将钼酸铵、四甲基溴化铵和硫代乙酰胺加入水中搅拌，并将其置于水热反应器中加热至160‑220℃，并保持3‑12h，待反应釜自然冷却后，将产品抽滤，水洗，100℃干燥即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料，钼酸铵、四甲基溴化铵、硫代乙酰胺和水的质量比为0.88﹕（0.5‑4）﹕0.94：（10‑50）。本方法合成的二硫化钼具有优异的电化学性能，二硫化钼中空管具有多级孔结构，有利于电解制的传递，本发明专利技术工艺简单，制备得到的丝瓜瓤状中空二硫化钼具有比电容高、性能稳定的特点，可成为电动汽车使用的新型能量存储系统的电极材料。

【技术实现步骤摘要】
一种丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的制备方法和应用
本专利技术属于超级电容器电极材料制备方法，具体地设计一种丝瓜瓤状中空二硫化钼材料制备方法及其在超级电容器中的应用。
技术介绍
随着社会经济及人类文明意识的发展，能源与环境问题越来越受到人们的关注。超级电容器作为一种新型储能器件，具有对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。为了获得高性能的超级电容器，开发具有高比电容量的电极材料是最为关键的。近年来，二维层状过渡金属硫化物成为超级电容器电极材料的研究热点。其中二硫化钼与石墨烯结构类似，一般是由单层或多层二硫化钼组成，层与层之间存在着微弱的范德华力，层间距约为0.65nm。作为超级电容器电极材料，二硫化钼具有较高的理论比电容，但其易团聚，且在充放电过程中体积变化大导致其优异的电化学性能不能被表现出来。众所周知，设计合成具有纳米多级结构的二硫化钼能显著提升其电化学性能，为此，各种纳米结构的二硫化钼，如纳米球，纳米管，纳米棒，纳米片等被合成出来并表现出良好的电化学性能。由纳米片组装而成的中空结构的电极材料有利于电解液的传递、电化学反应的快速进行、有助于防止电极材料的团聚及有利于缓解充放电过程中电极材料的体积变化，是一种优异的电极材料结构，目前，由二硫化钼纳米片组装而成的中空结构的电极材料研究的不多，还需探索新的合成方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的丝瓜瓤状中空二硫化钼材料制备方法，并将其用作超级电容器电极材料。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种新型的丝瓜瓤状中空二硫化钼材料制备方法。按照一定的比例将钼酸铵、四甲基溴化铵和硫代乙酰胺加入一定量的水中搅拌30min，并将其置于水热反应器中加热至160-220℃，并保持3-12h，待反应釜自然冷却后，将产品抽滤，水洗，100℃干燥即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料，钼酸铵、四甲基溴化铵、硫代乙酰胺和水的质量比为0.88﹕（0.5-4）﹕0.94：（10-50），优选为0.88﹕（0.5-4）﹕0.94：30。一种根据上述的制备方法制备的丝瓜瓤状中空二硫化钼材料。本专利技术丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的管内径约为0.5-1μm，管壁由二硫化钼纳米片堆积而成，厚度为80-120nm。本专利技术丝瓜瓤状中空二硫化钼材料在超级电容器中的应用。本专利技术的丝瓜瓤状中空二硫化钼材料与导电剂科琴黑及粘结剂PTFE溶液混合后按照80:10:10的质量比例再加适量乙醇混合后涂覆于泡沫镍上，压片并干燥后作为超级电容器的电极，所述电极材料表现出较高的电容性能以及较好的循环稳定性。本专利技术具有如下有益效果：与传统制备纳米二硫化钼的方法不同，本方法以四甲基溴化铵为模板，采用简单的水热方法合成了丝瓜瓤状中空二硫化钼，且其管壁有二硫化钼纳米片组装而成。该材料作为超级电容器电极材料与导电剂科琴黑及粘结剂PTFE溶液混合后涂覆于泡沫镍上，表现出较高的比电容（当电流密度为0.4A/g时，比电容为353.7F/g）和较好的稳定性（经2000次循环后，比电容保持率为90%）。本方法合成的二硫化钼具有优异的电化学性能，因为二硫化钼中空管具有多级孔结构，有利于电解制的传递，孔壁由纳米片组装而成，从而暴露出更多的活性位以利于电化学反应的发生，中空结构有利于缓解充放电过程中二硫化钼体积的变化，从而使其具有良好的循环稳定性。本专利技术工艺简单，制备得到的丝瓜瓤状中空二硫化钼具有比电容高、性能稳定的特点，可成为电动汽车使用的新型能量存储系统的电极材料。附图说明图1为合成材料的X射线粉末衍射图；图2为合成材料的扫描电镜（SEM）照片；图3为合成材料的X射光电子能谱图:(a)MoXPS图,(b)SXPS图；图4为合成材料的循环伏安曲线；图5为合成材料的充放电曲线；图6为合成材料的充放电循环曲线；图7为对比例制得的二硫化钼材料的扫描电镜照片；图8为对比例制得的二硫化钼材料的X射线粉末衍射图；图9为对比例制得的二硫化钼材料的循环伏安曲线；图10为对比例制得的二硫化钼材料的充放电曲线。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限制本专利技术的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述专利技术的内容作出一些非本质的改进和调整。本专利技术按照一定的比例将钼酸铵、四甲基溴化铵和硫代乙酰胺加入一定量的水中搅拌，并将其置于水热反应器中加热一定时间，即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料。并将其与导电剂科琴黑及粘结剂PTFE溶液混合后涂覆于泡沫镍上，压片并干燥后作为超级电容器的电极材料使用。本专利技术涉及的丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的合成步骤如下：按照一定的比例将钼酸铵、四甲基溴化铵和硫代乙酰胺加入一定量的水中搅拌30min，钼酸铵、四甲基溴化铵、硫代乙酰胺和水的质量比为0.88﹕（0.5-4）﹕0.94:（10-50），并将其置于水热反应器中加热至200℃，并保持6h，待反应釜自然冷却后，将产品抽滤，水洗，100℃干燥即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料。实施例1称取0.88克钼酸铵，0.5克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于200℃反应6小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-0.5-200-6。实施例2称取0.88克钼酸铵，1.0克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于200℃反应6小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-1-200-6。实施例3称取0.88克钼酸铵，2克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于200℃反应6小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-2-200-6。实施例4称取0.88克钼酸铵，4克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于200℃反应6小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-4-200-6。实施例5称取0.88克钼酸铵，2克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于160℃反应6小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-2-160-6。实施例6称取0.88克钼酸铵，2克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于220℃反应6小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-2-220-6。实施例7称取0.88克钼酸铵，2克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于200℃反应3小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-2-200-3。实施例8称取0.88克钼酸铵，2克四甲基溴化铵，0.94克硫代乙酰胺放入30毫升水中搅拌30分钟，装入反应釜中于200℃反应12小时，冷却后将产品过滤、水洗干燥后即可得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-2-200-12。实施例9：丝瓜瓤状中空二硫化钼材料MoS2-2-200-6电极制备将实施例3中制备的MoS2-2-200-6、导电剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的制备方法，其特征在于：按照一定的比例将钼酸铵、四甲基溴化铵和硫代乙酰胺加入一定量的水中搅拌30min，并将其置于水热反应器中加热至140‑220℃，并保持3‑12h，待反应釜自然冷却后，将产品抽滤，水洗，100℃ 干燥得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料，钼酸铵、四甲基溴化铵、硫代乙酰胺和水的质量比为0.88﹕（0.5‑4）﹕0.94：（10‑50）。

【技术特征摘要】
1.一种丝瓜瓤状中空二硫化钼材料的制备方法，其特征在于：按照一定的比例将钼酸铵、四甲基溴化铵和硫代乙酰胺加入一定量的水中搅拌30min，并将其置于水热反应器中加热至140-220℃，并保持3-12h，待反应釜自然冷却后，将产品抽滤，水洗，100℃干燥得到丝瓜瓤状中空二硫化钼材料，钼酸铵、四甲基溴化铵、硫代乙酰胺和水的质量比为0.88﹕（0.5-4）﹕0.94：（10-50）。2.一种根据权利要求1所述的制备方法制备的丝瓜瓤状中空二硫化钼材料。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙淑敏，王培远，郭东杰，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41