[發明專利]一種超級電容器電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810210915.3
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN108417404A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 肖巍;周文杰
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/86
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

本發明提供一種超級電容器電極材料的制備方法。首先制備二氧化硅微球；然后在其表面組裝一層陽離子聚電解質使之正電化；接下來在正電化的二氧化硅微球表面組裝一層氧化石墨烯得到二氧化硅/氧化石墨烯復合微球；然后采用水熱法在其表面沉積、生長二硫化鉬納米片并同時將包覆的氧化石墨烯還原成石墨烯進而得到二氧化硅/石墨烯/二硫化鉬復合微球；最后，通過水熱法用過量氫氟酸將其中的二氧化硅內核去除從而合成出二硫化鉬/石墨烯空心復合微球。將二硫化鉬/石墨烯空心復合微球、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合研缽，加入N?甲基吡咯烷酮研磨成漿，將該漿料涂覆于泡沫鎳，放入真空干燥箱，得到穩定性能優異的超級電容器工作電極材料。

本發明是申請號為201610748848.1、申請日2016年08月26日、發明名稱為“一種二硫化鉬/石墨烯空心復合微球及其制備方法”的分案申請。

技術領域

本發明屬于微納米復合材料的制備技術領域，具體涉及一種微納米復合材料用作超級電容器電極材料的其制備方法。

背景技術

目前許多具有不同結構和形貌的二硫化鉬基超級電容器電極材料例如花狀二硫化鉬納米球、介孔二硫化鉬納米材料、二硫化鉬空心微球、二硫化鉬納米團簇、二硫化鉬/碳、二硫化鉬/二硫化錫、二硫化鉬/二氧化錫復合材料等也應運而生；但是現有的二硫化鉬基材料作為超級電容器電極材料使用時，其比電容十分有限，往往難以超過200F g^-1，且穩定性也常常難以令人滿意。如何通過采用簡單經濟的方法提升二硫化鉬基復合材料的導電性并同時構筑獨特的層次性多孔結構增加其比表面積來獲得優異性能的二硫化鉬基超級電容器電極材料顯得至關重要，而且這也成為了目前該領域的難點問題。

發明內容

本發明目的是提供一種具有大比表面積、良好導電性和出色電化學性能的二硫化鉬/石墨烯空心復合微球及其簡單、方便的合成方法，使之在超級電容器方面產生應用，并豐富二硫化鉬基復合材料的種類。

本發明是通過以下技術方案實現的。首先制備表面帶負電的二氧化硅膠體微球，然后通過靜電作用在其表面組裝一層陽離子聚電解質使之正電化，接下來借助超聲輔助的自組裝手段再次通過靜電作用在正電化的二氧化硅微球表面包覆一層氧化石墨烯從而得到二氧化硅/氧化石墨烯復合微球，然后采用水熱法在其表面沉積、生長二硫化鉬納米片并同時將包覆的氧化石墨烯還原成石墨烯從而得到二氧化硅/石墨烯/二硫化鉬復合微球，最后，通過水熱法用過量氫氟酸將該復合物微球的二氧化硅內核去除進一步合成出二硫化鉬/石墨烯空心復合微球，并將其作為超級電容器電極材料使用，具體包括以下步驟：

(1)采用已報道的稍加改進的法制備尺寸均勻且可控的二氧化硅膠體微球[(a)Wang,W.；Gu,B.；Liang,L.；Hamilton,W.A.J.Phys.Chem.B 2003,107,3400-3404.(b)Wang,W.；Gu,B.；Liang,L.；Hamilton,W.A.J.Phys.Chem.B 2003,107,12113-12117.]，其表面帶有負電性。

(2)通過靜電作用在表面帶負電的二氧化硅微球表面組裝一層陽離子聚電解質聚二烯丙基二甲基氯化銨，從而使之正電化。

(3)借助超聲輔助的界面自組裝手段將小尺寸氧化石墨烯片包覆于正電化的二氧化硅微球表面。即在不間斷的強力超聲下使表面帶有負電的小尺寸氧化石墨烯片通過靜電作用自組裝于(2)中表面正電化的二氧化硅微球表面，從而得到具有良好水分散性的二氧化硅/氧化石墨烯復合微球(Xiao,W.；Zhang,Y.；Liu,B.ACS Appl.Mater.Interfaces2015,7,6041-6046.)。

(4)將步驟(3)制備的二氧化硅/氧化石墨烯復合微球超聲分散于水中，在超聲條件下將含有鉬酸鈉和硫脲的水溶液逐滴加入分散液中，再加入少量氫氟酸形成均勻反應體系。