[發(fā)明專利]一種硫代錫酸銦電極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810475595.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108622929B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴玉明;曾鈺涵;叢園;姜通通;黃沈虎;黃賀賀;高雅欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H01G11/24
• 分類號(hào): H01G11/24;H01G11/30;C01G19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;徐瑛

本發(fā)明公開(kāi)了一種硫代錫酸銦電極材料及其制備方法，將氯化亞錫、硫酸銦和硫脲溶解于溶劑中，磁力攪拌至形成均勻混合溶液，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，高溫密閉反應(yīng)一段時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；交替使用乙醇和超純水進(jìn)行離心清洗，然后真空干燥得到黑色粉體，即硫代錫酸銦電極材料。制得的硫代錫酸銦電極材料具有由納米片交錯(cuò)生長(zhǎng)形成球花狀疏松多孔的分級(jí)結(jié)構(gòu)，球花的平均直徑為6μm，納米片的平均厚度為25nm。本發(fā)明采用溶劑熱法，制備方法操作簡(jiǎn)單，制得的硫代錫酸銦電極材料具有較高的質(zhì)量比電容值和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，可以用于超級(jí)電容器電極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫代錫酸銦電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器是一種介于二次電池和傳統(tǒng)靜電電容器之間的新型儲(chǔ)能器件，既具有傳統(tǒng)電池?zé)o可比擬的快速充放電時(shí)間、功率密度和循環(huán)壽命，又具有比傳統(tǒng)電容器高10倍以上的能量密度，因此廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、國(guó)防設(shè)備、電子產(chǎn)品等。超級(jí)電容器的電極材料主要有碳材料、金屬化合物和導(dǎo)電聚合物，相較于比容量較低的碳材料和循環(huán)性較差的導(dǎo)電聚合物，金屬化合物具有較好的電化學(xué)性能。

金屬化合物中，金屬氧化物是最早被發(fā)現(xiàn)的超電容電極材料。硫和氧同屬氧族元素，因而它們的化合物有許多類似的化學(xué)性質(zhì)。由于硫具有較低的電負(fù)性，對(duì)成鍵電子的吸引力較弱，在化學(xué)反應(yīng)時(shí)更易斷鍵，因而硫化物比氧化物具有更高的電導(dǎo)率。同時(shí)，金屬硫化物的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度都較金屬氧化物有所提高。因此，金屬硫化物作為超電容電極材料有著很大的潛力。金屬硫化物中，多元金屬硫化物因其多變的構(gòu)型和形貌，為材料化學(xué)家提供了豐富的研究領(lǐng)域。

受氧化銦錫(ITO)具有優(yōu)異電性能的啟發(fā)，本發(fā)明擬設(shè)計(jì)制備一種具有優(yōu)異電化學(xué)性能的硫化銦錫材料。授權(quán)公告號(hào)為CN103657686B的中國(guó)發(fā)明專利中，公開(kāi)一種利用低溫(60-90℃下冷凝回流)共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，獲得的硫化銦錫在可見(jiàn)光下具有較好的光催化性能，從其XRD測(cè)試需要對(duì)試樣進(jìn)行研磨及圖譜中的寬化衍射峰可知，該硫化銦錫易于團(tuán)聚，不適宜用于超電容電極材料。

中國(guó)專利CN107115893A中公開(kāi)了一種硫化銦錫/方酸菁復(fù)合可見(jiàn)光催化劑的制備方法，其中包括硫化銦錫的制備方法：將五水合四氯化錫、四水合三氯化銦溶于無(wú)水乙醇中，混合攪拌均勻，加入硫代乙酰胺，繼續(xù)攪拌30min，轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜內(nèi)，160℃反應(yīng)12小時(shí)，冷卻，洗滌烘干。本專利申請(qǐng)人多次嘗試使用相同的方法制備該專利中的硫化銦錫，卻未能得到花狀形貌的產(chǎn)物，且制得的產(chǎn)物的比電容值較低，可能由于該專利方法中對(duì)于原料或工藝的控制較復(fù)雜或要求較高，導(dǎo)致該制備方法重復(fù)性差，無(wú)法簡(jiǎn)單高效地制備得到可用于超級(jí)電容器的疏松多孔的分級(jí)結(jié)構(gòu)的電極材料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種硫代錫酸銦電極材料的制備方法，采用溶劑熱法，制備方法操作簡(jiǎn)單，制得的硫代錫酸銦電極材料具有較高的質(zhì)量比電容值和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，可以用于超級(jí)電容器電極材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種硫代錫酸銦電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將氯化亞錫、硫酸銦和硫脲溶解于溶劑中，磁力攪拌至形成均勻混合溶液，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，高溫密閉反應(yīng)一段時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；

S2、交替使用乙醇和超純水進(jìn)行離心清洗，然后真空干燥得到黑色粉體，即硫代錫酸銦電極材料。

本發(fā)明采用氯化亞錫作為錫源，硫酸銦作為銦源，硫脲作為硫源。氯化亞錫具有一定的還原性，有利于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而得到硫代錫酸鹽。硫酸銦的溶解度尤其是在有機(jī)溶劑中較小，有利于在反應(yīng)過(guò)程中逐步緩釋而得到具有片狀或線狀等高比表面的形貌。以上三種原料的組合，有助于更好地控制產(chǎn)物的生長(zhǎng)。得到具有高比電容值的電極材料。