一种MoS2电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种MoS2电极及其制备方法和应用。本发明专利技术采用质地轻、导电性优良、柔韧性好、机械强度高，且耐高温、耐腐蚀的不锈钢金属网作为基底材料，在该基底上原位生长类云耳形态的MoS2纳米材料，得到一种新型的无粘结剂、云耳状MoS2电极。在电极的制备方法上，舍去传统添加粘结剂的涂覆制备法，采用不添加粘结剂的原位生长法，在MoS2原位生长过程中产生了类云耳状的形态，大量纳米片的堆叠形成弯曲褶皱从而使得基底表面具有更大的比表面积和更多的活性反应位点，同时避免了繁琐的电极制作工艺和聚合物粘结剂的使用，进而显著提高了电极材料的电化学性能。材料的电化学性能。材料的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种MoS2电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学电极
，尤其涉及一种MoS2电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电极是指电子或电气装置、设备中的一种部件，用作导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端，电极可以是金属或非金属，换句话说，只要能与电解质溶液交换电子，即可作为电极。优良的电极材料通常具备良好的导电性、高的比表面积、优秀的催化性能、耐高温、耐腐蚀以及材料可控制性与低成本等特性。
[0003]过渡金属化合物MoS2是一种典型的赝电容材料，属于二维过渡金属硫化物，Mo原子层夹在两个S原子层之间，层与层之间通过范德华力结合并且拥有较大的层间距，这种独特的二维结构为离子的运输提供了良好的通道，有利于电子和离子在电极中的传输并为氧化还原反应过程提供了更多的活性位点，是一种理想的电极材料。并且MoS2具备多种形貌特征，每一种都有着独特的应用领域。目前，通过水热法已制备出了纤维状、片状、棒状、管状以及颗粒状等纳米结构的MoS2。其中，纤维状MoS2常见于涂层应用领域；片状与棒状常见于催化剂领域；而管状结构则经常在传感器、光电器件中出现。
[0004]传统电极材料的制备方法主要是涂覆。但涂覆制备的电极材料不仅制备工艺繁琐，成品材料容易剥落，还损失了基底材料的比表面积。另外，低导电率粘结剂的添加还使得反应过程中的电荷不能及时传递，造成电极整体导电性下降。而不添加粘结剂，采用材料原位生长的电极制备方法则可有效避免这些问题，同时，材料在原位生长中形成的独特结构也有可能改变电极的比表面积。而这种方法中三维导电基底材料的选择尤为重要，常见的泡沫镍、碳布等材料都由于自身或多或少的缺陷，限制了其应用。
[0005]因此，寻找一种新的易生产、耐腐蚀、柔韧性好、广泛适用的导电基底材料对于原位生长制备电极的应用十分关键。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种MoS2电极及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的缺陷。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种MoS2电极，包括金属网基底以及原位生长于金属网基底上的MoS2。
[0008]第二方面，本专利技术还提供了一种MoS2电极的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将硫源、钼源加入至有机酸中，再加入水中，搅拌得到反应液；
[0010]将金属网基底置于反应液中于200～220℃下水热反应22～26h，即得MoS2电极。
[0011]优选的是，所述的MoS2电极的制备方法，所述硫源为硫脲，所述钼源为四水合钼酸铵，所述有机酸为草酸。
[0012]优选的是，所述的MoS2电极的制备方法，所述硫源与所述钼源的摩尔比为2:1，所述有机酸与所述钼源的摩尔比为(0.5
‑
1.5):1，所述硫源与水的质量比为1:(120～130)。
不锈钢金属网基电极的实物图；
[0029]图6为实施例1中制备得到的无粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极表面的SEM图；
[0030]图7为实施例1中经过水热合成的MoS2纳米材料的XRD图；
[0031]图8为实施例1中无粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极的循环伏安法(CV)的表征结果；
[0032]图9为实施例1中无粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极、对比例1中制备得到的含粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极以及不锈钢金属网基底CV对比图；
[0033]图10为实施例1中无粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极在不同电流密度下的GCD曲线图；
[0034]图11为实施例1中无粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极、对比例1中制备得到的含粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极以及不锈钢金属网基底的EIS对比图；
[0035]图12为实施例1中无粘结剂的MoS2不锈钢金属网基电极的循环性能测试图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本专利技术的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本专利技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0038]本申请实施例提供了一种MoS2电极，包括金属网基底以及原位生长于金属网基底上的类云耳状MoS2，本专利技术的MoS2电极不需要添加粘结剂，其实质为无粘结剂、云耳状MoS2的金属网基电极。
[0039]基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种MoS2电极的制备方法，包括以下步骤：
[0040]S1、将硫源、钼源加入至有机酸中，再加入水中，搅拌得到反应液；
[0041]S2、将金属网基底置于反应液中于200～220℃下水热反应22～26h，即得MoS2电极。
[0042]本专利技术的MoS2电极的制备方法，通过在金属网基底上原位生长类云耳状MoS2材料，与传统添加粘结剂的电极制备方法相比，本专利技术利用材料的原位生长，舍去粘结剂的添加，大大简化操作，保留金属网基底的优良特性，包括高比表面积、优秀的柔韧度与延展性以及良好的导电性，其多孔网状结构也使之与材料的结合更牢固。在储能，电脱盐及各种柔性电子设备中有一定的应用前景。
[0043]在一些实施例中，硫源为硫脲，钼源为四水合钼酸铵，有机酸为草酸。
[0044]在一些实施例中，硫源与钼源的摩尔比为2:1，硫源与水的质量比为1:(120～130)，有机酸与钼源的摩尔比为(0.5
‑
1.5):1。
[0045]在一些实施例中，金属网基底的网孔为100～300目，金属网基底的金属丝直径为40～60μm，具体的，金属网基底是由多个金属丝制成，金属丝直径为40～60μm。
[0046]在一些实施例中，金属网基底为不锈钢网基底，金属网基底为正方形。
[0047]在一些实施例中，将金属网基底置于反应液之前，还包括对金属网基底预处理，所述预处理包括：将金属网基底依次置于水、无水乙醇中超声，再将超声后的金属网基底置于酸液中浸泡。
[0048]对金属网基底进行超声清洗，以去除金属网基底上的有机及无机杂质。
[0049]在一些实施例中，将金属网基底置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MoS2电极，其特征在于，包括金属网基底以及原位生长于金属网基底上的MoS2。2.一种MoS2电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硫源、钼源加入至有机酸中，再加入水中，搅拌得到反应液；将金属网基底置于反应液中于200～220℃下水热反应22～26h，即得MoS2电极。3.如权利要求2所述的MoS2电极的制备方法，其特征在于，所述硫源为硫脲，所述钼源为四水合钼酸铵，所述有机酸为草酸。4.如权利要求2所述的MoS2电极的制备方法，其特征在于，所述硫源与所述钼源的摩尔比为2:1，所述有机酸与所述钼源的摩尔比为(0.5
‑
1.5):1，所述硫源与水的质量比为1:(120～130)。5.如权利要求2所述的MoS2电极的制备方法，其特征在于，所述金属网基底的网孔为100～300目，所述金属网基底的金属丝直径为40～60μm。6.如权利要求2所述的MoS2电极的制备方法，其特征在于，所述金属网基底为不锈钢网基底，所述金属网基底为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清淼，王天辰，桂晓彤，王黎，冯涛，胡宁，王钰，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：