一种“Co9S制造技术

本发明专利技术为一种“Co9S

【技术实现步骤摘要】
一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法

：
[0001]本专利技术属于能量存储的超级电容器电极材料
，涉及一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法。

技术介绍
：
[0002]由于环境污染引起的能源危机，探索清洁，高效，低能耗，可再生能源和性能优异的存储装置。超级电容器传统的电容器具有快速的充电/放电效率，高功率密度、循环寿命高和环境友好等特点。层状双氢氧化物由于其独特的层状结构和高导电性而产生的快速离子传输通道被广泛用作储能电极。为了探索具有丰富活性位点以及更高氧化还原活性材料，选择性地将LDHs的一种金属元素的一部分形成高活性的储能基团，同时保持原有的LDHs层状结构，将高活性单元嵌入LDHs的片层内，构建一种新型复合电极材料。由于硫化钴溶度积低、易转化反应、大体积，在LDHs中原位形成Co9S8可以有效的获得较大理论容量和高固有电导率的电极材料。然而，金属硫化物较大的体积变化和缓慢的离子扩散问题仍然是扩大高电化学性能的主要制约因素。因此，制备出具有Co9S8量子点的复合电极材料是一种新型策略。

技术实现思路
：
[0003]本专利技术的目的在于提供一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法，其克服了现有技术中存在的扩大高电化学性能的主要制约因素即较大的体积变化和缓慢的离子扩散的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法，其特征在于：使用硫代乙酰胺作为硫源进行选择性硫化，将Co9S8原位嵌入CoNi
‑
LDH材料中。
[0006]包括以下步骤
[0007](1)首先选取柔性碳布为基底，利用六水合硝酸镍0.9～1.8g和1，3，5
‑
苯三甲酸0.9～1.8g，通过溶剂热法自组装原位生长的MOF材料Ni
‑
MOF；
[0008](2)再通过六水合硝酸钴、六水合硝酸镍引入Co
2+
和Ni
2+
离子替换以及刻蚀原位生长的CoNi
‑
LDH材料，六水合硝酸镍Ni(NO3)2·
6H2O与六水合硝酸钴Co(NO3)2·
6H2O摩尔比为1：1；
[0009](3)最后将硫代乙酰胺0.03g作为硫源进行选择性硫化，使Co9S8原位嵌入CoNi
‑
LDH中，得到Co9S8/CoNi
‑
LDH具有Co9S8量子点的复合电极材料。
[0010]步骤(1)包括以下步骤：
[0011](1)碳布的处理：首先，将碳布裁剪为1*2cm2大小，再将碳布置于含有浓硝酸溶液的聚四氟乙烯反应釜内衬中，将其密封置入程序升温烘箱内，烘箱温度保持100℃～180℃，并保温1～6h，待自然降温后，用丙酮、去离子水、无水乙醇反复超声清洗30min，室温干燥后静置备用；
[0012](2)将预处理好的碳布，六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·
6H2O，0.9～1.8g)，有机配体1，3，5
‑
苯三甲酸(H3BTC，0.9～1.8g)，N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF，48～92mL)，常温混合机械磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得到混合溶液A；
[0013](3)将混合溶液A密封后置于聚四氟乙烯反应釜中，然后放入烘箱内程序升温，稳定在100℃～120℃进行溶剂热反应，自生压力下反应10～24h，再以5℃min
‑1的速率降至室温，所得样品用无水乙醇洗涤数次，并在60℃干燥12～24h后得到以碳布为基底的绿色晶体Ni
‑
MOF材料。
[0014]步骤(2)包括以下步骤：
[0015](1)将六水合硝酸镍Ni(NO3)2·
6H2O与六水合硝酸钴Co(NO3)2·
6H2O按照摩尔比为1：1与50～100mL的乙醇混合，室温搅拌10～20min至其完全溶解，所得溶液称为B溶液；
[0016](2)将负载在碳布上的Ni
‑
MOF材料与溶液B混合，密封后置于聚四氟乙烯反应釜中,然后放入烘箱内程序升温，稳定在100℃～120℃进行溶剂热反应，自生压力下反应10～24h，再以5℃min
‑1的速率降至室温，所得样品用无水乙醇洗涤，60℃干燥24h后得到负载在碳布上的CoNi
‑
LDH材料。
[0017]步骤(3)包括以下步骤：
[0018](1)将硫代乙酰胺(TAA，0.03g)，无水乙醇20～40mL，与CoNi
‑
LDH混合，得到溶液C；
[0019](2)将溶液C密封后置于聚四氟乙烯反应釜中，然后放入烘箱内程序升温，稳定在100℃～120℃进行溶剂热反应，分别反应1.5h、2.5h、3.5h，再以5℃min
‑1的速率降至室温，所得样品用无水乙醇洗涤，60℃干燥12～24h，得到Co9S8/CoNi
‑
LDH
‑
1.5h、Co9S8/CoNi
‑
LDH
‑
2.5h、Co9S8/CoNi
‑
LDH
‑
3.5h复合电极材料。
[0020]与现有技术相比，本专利技术通过引入硫代乙酰胺进行选择性硫化。由于LDHs电极材料在测试过程中的有效利用率低，材料易于聚集会导致活性位点减少。而金属硫化物是一种赝电容材料。因其具有较低的溶度积常数，能够优先硫代乙酰胺进行硫化。并且，金属硫化物存在大体积，尺寸较大等问题阻碍了其在电化学性能的应用。因此，将金属硫化物致力设计到量子点的尺寸下，能够促进超级电容器性能的研究。将LDHs电极材料进行选择性硫化生成Co9S8/CoNi
‑
LDH复合电极材料能够暴露更多的电化学活性位点，从而促进其超电性能。本专利技术具有的优点：
[0021]1、本专利技术为一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法的设计与合成，与其他金属硫化物纳米晶体相比，在LDHs中Co诱导的Co9S8量子点的选择性硫化可以产生更好的电化学容量性能。由于Co9S8量子点的嵌入，活性位点更容易暴露，原位转化使结构更加稳定。当用作超级电容器正极材料时，Co9S8/CoNi
‑
LDH表现出显著的电化学性能。
[0022]2、本专利技术制备方法中采用溶剂热反应法，所以简单高效，易实施，是一种可以大规模采用的合成方法。
[0023]3、本专利技术制备的Co9S8/CoNi
‑
LDH复合材料具有高度有序的纳米花片层形貌，其分布均匀，有较大的BET比表面积。
[0024]4、本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法，其特征在于：使用硫代乙酰胺作为硫源进行选择性硫化，将Co9S8原位嵌入CoNi
‑
LDH材料中。包括以下步骤(1)首先选取柔性碳布为基底，利用六水合硝酸镍0.9～1.8g和1，3，5
‑
苯三甲酸0.9～1.8g，通过溶剂热法自组装原位生长的MOF材料Ni
‑
MOF；(2)再通过六水合硝酸钴、六水合硝酸镍引入Co
2+
和Ni
2+
离子替换以及刻蚀原位生长的CoNi
‑
LDH材料，六水合硝酸镍Ni(NO3)2·
6H2O与六水合硝酸钴Co(NO3)2·
6H2O摩尔比为1：1；(3)最后将硫代乙酰胺0.03g作为硫源进行选择性硫化，使Co9S8原位嵌入CoNi
‑
LDH中，得到Co9S8/CoNi
‑
LDH具有Co9S8量子点的复合电极材料。2.根据权利要求1所述的一种“Co9S
8”量子点原位嵌入CoNi
‑
LDH电极材料制备方法，其特征在于：步骤(1)包括以下步骤：(1)碳布的处理：首先，将碳布裁剪为1*2cm2大小，再将碳布置于含有浓硝酸溶液的聚四氟乙烯反应釜内衬中，将其密封置入程序升温烘箱内，烘箱温度保持100℃～180℃，并保温1～6h，待自然降温后，用丙酮、去离子水、无水乙醇反复超声清洗30min，室温干燥后静置备用；(2)将预处理好的碳布，六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·
6H2O，0.9～1.8g)，有机配体1，3，5
‑
苯三甲酸(H3BTC，0.9～1.8g)，N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF，48～92mL)，常温混合机械磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得到混合溶液A；(3)将混合溶液A密封后置于聚四氟乙烯反应釜中，然后放入烘箱内程序升温，稳定在100℃～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子涵，张亚男，陈俊雷，黄文欢，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：