一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法及其电极材料技术

本发明专利技术公开了一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法及其电极材料，包括，将氧化石墨置于蒸馏水与乙二醇混合溶剂中超声分散均匀，制得氧化石墨烯溶液；将铁盐溶液和镍盐溶液混合，形成金属盐溶液；将硫源添加加到金属盐溶液中，搅拌均匀，形成混合溶液，所述硫源与所述镍盐溶液和所述锰盐溶液混合溶液中溶质的摩尔比为1:1～4；将混合溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，搅拌；搅拌均匀后，60～180℃条件下水热反应6～18h，反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤干燥即得所述硫代尖晶石/石墨烯基电极材料。本发明专利技术通过制备硫代尖晶石/石墨烯基复合材料，简化了制备流程，提高了生产效率及电极材料的电化学性能。

A preparation method and electrode material of thiospinel / graphene electrode material

【技术实现步骤摘要】
一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法及其电极材料
本专利技术属于电极材料
，具体涉及一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法及其电极材料。
技术介绍
尖晶石型氧化物大多具有AB2O4通式，具有能够提供三维扩散路径的坚固的晶体结构。因为该结构在充放电过程中能够促进电子的转移和防止晶体结构的坍塌，所以尖晶石型氧化物具有较高的电化学性能，因此此类材料被广泛应用做电极材料。而硫代尖晶石材料硫替代了氧的位置，在保留尖晶石结构，且与对应金属氧化物相比电负性增强，比容量增加。目前，现有技术中硫代尖晶石/石墨烯复合材料的研究，大多是镍钴或者镍铜等硫代尖晶石与石墨烯复合，制备工艺繁杂，且金属硫化物电极材料虽然具有较高比容量，但在实际应用中，其电化学性能还是无法达到相关要求。因此，本领域亟需一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，保证电极材料优良的电化学性能的同时，实现简易制备流程，工艺易调节，提高生产效率。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供硫代尖晶石/石墨烯基电极材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，包括，将氧化石墨置于蒸馏水与乙二醇混合溶剂中超声分散均匀，制得氧化石墨烯溶液；将铁盐溶液和镍盐溶液混合，形成金属盐溶液，其中，所述铁盐溶液和所述镍盐溶液的中溶质的摩尔比为1：2；将硫源添加加到金属盐溶液中，搅拌均匀，形成混合溶液，所述硫源与所述镍盐溶液和所述锰盐溶液混合溶液中溶质的摩尔比为1:1～4；将混合溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，搅拌；搅拌均匀后，60～180℃条件下水热反应6～18h，反应结束后冷却至室温，抽滤，收集沉淀物，洗涤，干燥，即得所述硫代尖晶石/石墨烯基电极材料，其中，氧化石墨烯质量分数为10～15％。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述蒸馏水与乙二醇混合溶剂，其中，蒸馏水与乙二醇混合溶剂中蒸馏水与乙二醇的体积比为0.5～2。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将氧化石墨置于蒸馏水与乙二醇混合溶剂中超声分散均匀，其中，氧化石墨与所述蒸馏水与乙二醇混合溶剂的质量体积比以g：mL计为0.067～0.15：40。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述超声分散，超声时间为30min，超声功率为250W，超声频率为40kHz。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述铁盐包括氯化铁、硝酸铁和硫酸亚铁中的一种或几种。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述镍盐包括醋酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或几种。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述硫源包括L-半胱氨酸、硫脲和硫化钠中的一种或几种。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将混合盐溶液加入氧化石墨烯分散液中，搅拌，形成金属盐-氧化石墨烯混合液，其中，所述搅拌时间为30min。作为本专利技术所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述收集沉淀物，洗涤，干燥，其中干燥温度是60～80℃，干燥时间是10～12h。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供所述的方法制得的硫代尖晶石/石墨烯基电极材料。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法制得的硫代尖晶石/石墨烯电极材料，所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料为FeNi2S4-RGO复合物，其中，所述FeNi2S4颗粒生长在具有褶皱的RGO上，所述硫代尖晶石/石墨烯电极材料比电容可达1822.7F/g。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，将铁镍硫代尖晶石与石墨烯进行复合，石墨烯的引入抑制了FeNi2S4的团聚，为FeNi2S4生长提供了成核位点，有利于增加FeNi2S4-RGO复合物与电解质的接触面积，更多的活性位点使材料的电化学性能得到提升，制备的FeNi2S4-RGO复合物电容可以达到1822.7F/g。(2)本专利技术优选L-半胱氨酸作为硫源，直接用水热去还原氧化石墨烯，不需要加入额外的还原剂，结合水热反应温度60～180℃，处理时间6～18h，并优选硫源的添加量以及铁盐溶液和所述镍盐溶液的中溶质的摩尔比为4:3，优选石墨烯质量分数为15％时，材料的电化学性能最佳，可能只有石墨烯添加量在此范围内，铁盐溶液和镍盐才能与石墨烯存在更佳的协同作用，制备的材料性能更佳，且本专利技术制得的硫代尖晶石/石墨烯电极材料不仅电化学性能得到提升，且实现简易制备流程，工艺容易调节，生产效率高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术实施例中硫代尖晶石/石墨烯基电极材料制备方法的工艺流程图。图2为实施例1制备的硫代尖晶石/石墨烯基电极材料电极材料XRD分析结果图。图3为实施例1制备的硫代尖晶石/石墨烯基电极材料及其制备方法在不同电流密度下的充放电时间对比图。图4为实施例中以硫化钠为硫源制得的产物、共沉淀工艺制得的XRD表征图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本专利技术中七水合硫酸亚铁(FeSO4〃7H2O)、四水合乙酸镍(Ni(CH3COO)2〃4H2O)、L-半胱氨酸、硼氢化钠、氢氧化钾(KOH)、硫脲、九水合硫化钠(Na2S〃9H2O)、乙二醇((CH2OH)2)、无水乙醇(CH3CH2OH)，无水甲醇、乙炔黑(CN2H4S)和聚四氟乙烯，分析纯(AR),国药集团化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于：包括，/n将氧化石墨置于蒸馏水与乙二醇混合溶剂中超声分散均匀，制得氧化石墨烯溶液；/n将铁盐溶液和镍盐溶液混合，形成金属盐溶液，其中，所述铁盐溶液和所述镍盐溶液的中溶质的摩尔比为1：2；/n将硫源添加加到金属盐溶液中，搅拌均匀，形成混合溶液，所述硫源与所述镍盐溶液和所述锰盐溶液混合溶液中溶质的摩尔比为1:1～4；/n将混合溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，搅拌；/n搅拌均匀后，60～180℃条件下水热反应6～18h，反应结束后冷却至室温，抽滤，收集沉淀物，洗涤，干燥，即得所述硫代尖晶石/石墨烯基电极材料，其中，氧化石墨烯质量分数为10～15％。/n

【技术特征摘要】
1.一种硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于：包括，
将氧化石墨置于蒸馏水与乙二醇混合溶剂中超声分散均匀，制得氧化石墨烯溶液；
将铁盐溶液和镍盐溶液混合，形成金属盐溶液，其中，所述铁盐溶液和所述镍盐溶液的中溶质的摩尔比为1：2；
将硫源添加加到金属盐溶液中，搅拌均匀，形成混合溶液，所述硫源与所述镍盐溶液和所述锰盐溶液混合溶液中溶质的摩尔比为1:1～4；
将混合溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，搅拌；
搅拌均匀后，60～180℃条件下水热反应6～18h，反应结束后冷却至室温，抽滤，收集沉淀物，洗涤，干燥，即得所述硫代尖晶石/石墨烯基电极材料，其中，氧化石墨烯质量分数为10～15％。


2.如权利要求1所述的硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于：所述蒸馏水与乙二醇混合溶剂，其中，蒸馏水与乙二醇混合溶剂中蒸馏水与乙二醇的体积比为0.5～2。


3.如权利要求1所述的硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于：所述将氧化石墨置于蒸馏水与乙二醇混合溶剂中超声分散均匀，其中，氧化石墨与所述蒸馏水与乙二醇混合溶剂的质量体积比以g：mL计为0.067～0.15：40。


4.如权利要求3所述的硫代尖晶石/石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于：所述超声分散，超声时间为30min...

【专利技术属性】
技术研发人员：何光裕，陈海群，陶颖蕊，陈群，朱俊武，汪信，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32