【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电容器负极材料，具体涉及到一种乒乓菊状mos2微球复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锂离子电容器结合了锂离子电池和超级电容器二者的储能机制，理论上具有高功率、高能量、长寿命和高安全等优势，是下一代超级电容器的发展方向。然而，由于电容型正极材料的比容量低，与高比容量的电池型负极材料匹配不佳，难以将锂离子电容器的能量密度充分发挥出来，较低的能量密度仍是制约锂离子电容器大规模应用的关键因素。基于正负极在全电容器中的“水桶效应”，制备高比容量的电极材料是提高能量密度的关键。
2、层状过渡金属二硫化物(tmd)由于其具有卓越的物理、化学、电子和光学性质而备受关注，这使其成为能量存储和能量转换的良好候选者。二硫化钼(mos2)作为一种典型的tmd，由于其固有的带隙，独特的层状结构和储锂特性，作为一种有前途的tmd在能量存储和转化领域受到了广泛的关注。但是mos2的一些缺点也不容忽视。由于mos2层间被锂离子嵌入后产生体积膨胀并发生剥离，导致晶体结构被破坏。其次，虽然2h和3r相具有半导体性质，但mos2本征电导率并不高，导致较差的倍率性能和低容量。
3、目前，tmd基复合材料已经在锂离子电池和超级电容器中的到了广泛应用，相比之下，在锂离子混合型电容器领域的研究贫乏，所以弥补这一空缺对锂离子电容器材料探索意义非凡。tmd基复合材料结构的多样性使其成为当下研究热点，结合电极材料的结构和性能并探究其储锂行为和储能机理具有非常重要的意义。构筑和设计以tmd基复合材料为负极，优异比表面积的碳材料为
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种乒乓菊状mos2微球复合材料及其制备方法与应用，显著提高了以乒乓菊状mos2微球复合负极材料的循环稳定性和倍率性能。
2、第一方面，本专利技术提供了一种乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、于二水合钼酸钠水溶液中加入石墨烯量子点分散液，搅拌均匀后再滴加氧化石墨烯分散液，超声分散；
4、s2、在步骤s1得到的产物中加入硫脲并进行加热反应，制得乒乓菊状mos2微球；
5、s3、将尿素、硫脲和柠檬酸钠溶解于含有氧化石墨烯的溶液中，反应后冷冻干燥，得到氮硫双掺杂石墨烯(nsg)；
6、s4、将步骤s2制备的乒乓菊状mos2微球与步骤s3制备的氮硫双掺杂石墨烯混合后加入硝酸银和葡萄糖溶液，经化学还原后制得。
7、优选的，所述步骤s1中，石墨烯量子点、二水合钼酸钠以及氧化石墨烯的摩尔比为1:10:10。
8、优选的，所述步骤s2中，硫脲与氧化石墨烯的质量比为2.2:1，加热反应的温度为180-220℃，加热反应的时间为20-30h。
9、优选的，所述步骤s3中，氧化石墨烯、尿素、硫脲和柠檬酸钠的质量比为1:1:1:0.2。
10、优选的，所述步骤s3中冷冻干燥的温度为零下25-35℃，冷冻干燥的时间为24h。
11、优选的，所述步骤s4中乒乓菊状mos2微球、氮硫双掺杂石墨烯、硝酸银以及葡萄糖溶液的质量比为5:5:1:1。
12、所述葡萄糖溶液的浓度为1mg/ml。
13、优选的，所述化学还原的温度为75-85℃，化学还原的时间为45-90min。
14、第二方面，本专利技术提供了一种第一方面任一所述的乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法制备得到的乒乓菊状mos2微球复合材料。
15、第三方面，本专利技术提供了一种第二方面所述的乒乓菊状mos2微球复合材料在锂离子电容器中的应用。
16、优选的，所述锂离子电容器包括正极材料、负极材料以及电解液，其中所述正极材料为氮硫双掺杂石墨烯，所述负极材料为乒乓菊状mos2微球复合材料，所述电解液为氢氧化锂水溶液。
17、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：
18、1、本专利技术公开了一种乒乓菊状mos2微球复合材料，该复合材料中mos2微球表面的皱褶得到延展，形成均匀稳定的乒乓菊状结构(微球直径250-300nm)，并均匀地分散在氮硫双掺杂石墨烯中。此外，部分纳米ag颗粒聚集在mos2微球的褶皱间，分布均匀，既可以稳定存在，又可以在微球上形成高导电网络结构，显著提高了mos2的电导率，从而可以改善电荷积累的状况。
19、2、本专利技术公开了一种乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，通过研究mos2与双掺杂石墨烯之间的耦合机理，解决了多尺度复合结构因形貌不均匀导致的电极容量下降等问题；通过建立石墨烯量子点影响复合过程的理论模型，改善mos2与双掺杂石墨烯的复合形貌结构，突破添加助剂会对复合材料的电容性能产生负面作用的瓶颈。
20、3、本专利技术在石墨烯量子点作为助剂作用下，mos2纳米片组装形成乒乓菊状mos2微球。此外，氮硫双元素掺杂增加了石墨烯材料的润湿性，促使mos2晶核逐渐生长成纳米片并最终组装成乒乓菊状mos2微球，并原位生长在双掺杂石墨烯的孔隙中，避免mos2发生体积膨胀的现象，从而有效地提高了纳米mos2基电极材料的循环稳定性和倍率性能。
21、综上，本专利技术采用水热法和化学还原法，以石墨烯量子点(gqds)作为助剂，成功制备了纳米ag颗粒修饰的乒乓菊状mos2微球与氮硫双掺杂石墨烯的三元复合物(ag-mos2-nsg)。mos2与nsg复合后，有效抑制了石墨烯片层的团聚，提高了复合物的缺陷密度和比表面积；纳米ag颗粒的修饰降低了电荷的迁移阻力，提高了活性物的有效利用率。由于gqds自身具有石墨烯的结构，同时还具有良好的分散性和边缘效应等特性，它既能够与nsg融合，也能够与mos2很好结合，因此，gqds促进了乒乓菊状mos2微球的生成，显著改善了mos2与nsg的分散状态和结构均匀性，提高了复合物的缺陷密度，并使mos2微球和nsg之间产生协同效应。
22、与ag-mos2、ag-nsg和mos2-nsg等二元复合物相比，三元复合物ag-mos2-nsg的电容性能得到提高，其相位角接近90°，响应时间常数τ为0.72s；在扫速为10mv·s-1时，其比电容高达1124.3f·g-1；经过10000次gcd循环后(20a·g-1)，其比电容保持率为95.2％。简单构建了锂离子电容器(asc)，当功率密度为900w·kg-1时，asc的能量密度达到了82.5wh·kg-1；当电流密度为20a·g-1时，asc经10000次gcd循环后的比电容保持率为94.4％。
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1.一种乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，石墨烯量子点、二水合钼酸钠以及氧化石墨烯的摩尔比为1:10:10。
3.根据权利要求2所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，硫脲与氧化石墨烯的质量比为2.2:1，加热反应的温度为180-220℃，加热反应的时间为20-30h。
4.根据权利要求1所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，氧化石墨烯、尿素、硫脲和柠檬酸钠的质量比为1:1:1:0.2。
5.根据权利要求1或4所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中冷冻干燥的温度为零下25-35℃，冷冻干燥的时间为24h。
6.根据权利要求1所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中乒乓菊状MoS2微球、氮硫双掺杂石墨烯、硝酸银以及葡萄糖溶液的质量比为5:5:1:1。
7
8.一种采用权利要求1～7任一项所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料的制备方法制备得到的乒乓菊状MoS2微球复合材料。
9.根据权利要求8所述的乒乓菊状MoS2微球复合材料在锂离子电容器中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述锂离子电容器包括正极材料、负极材料以及电解液，其中所述正极材料为氮硫双掺杂石墨烯，所述负极材料为乒乓菊状MoS2微球复合材料，所述电解液为氢氧化锂水溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，石墨烯量子点、二水合钼酸钠以及氧化石墨烯的摩尔比为1:10:10。
3.根据权利要求2所述的乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，硫脲与氧化石墨烯的质量比为2.2:1，加热反应的温度为180-220℃，加热反应的时间为20-30h。
4.根据权利要求1所述的乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，氧化石墨烯、尿素、硫脲和柠檬酸钠的质量比为1:1:1:0.2。
5.根据权利要求1或4所述的乒乓菊状mos2微球复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中冷冻干燥的温度为零下25-35℃，冷冻干燥的时间为24h。...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子庆，吴亚楠，白柳杨，郑莎莎，彭文峰，梁众望，李彦，朱海峰，朱思尹，
申请(专利权)人：黄淮学院，
类型：发明
国别省市：
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