[發明專利]一種硫代錫酸銦電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810475595.4
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108622929B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 戴玉明;曾鈺涵;叢園;姜通通;黃沈虎;黃賀賀;高雅欣
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;C01G19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;徐瑛

本發明公開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，將溶液轉移至反應釜中，高溫密閉反應一段時間，隨爐冷卻至室溫；交替使用乙醇和超純水進行離心清洗，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生長形成球花狀疏松多孔的分級結構，球花的平均直徑為6μm，納米片的平均厚度為25nm。本發明采用溶劑熱法，制備方法操作簡單，制得的硫代錫酸銦電極材料具有較高的質量比電容值和優異的循環穩定性，可以用于超級電容器電極材料。

技術領域

本發明屬于電極材料技術領域，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

超級電容器是一種介于二次電池和傳統靜電電容器之間的新型儲能器件，既具有傳統電池無可比擬的快速充放電時間、功率密度和循環壽命，又具有比傳統電容器高10倍以上的能量密度，因此廣泛應用于汽車工業、國防設備、電子產品等。超級電容器的電極材料主要有碳材料、金屬化合物和導電聚合物，相較于比容量較低的碳材料和循環性較差的導電聚合物，金屬化合物具有較好的電化學性能。

金屬化合物中，金屬氧化物是最早被發現的超電容電極材料。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性質。由于硫具有較低的電負性，對成鍵電子的吸引力較弱，在化學反應時更易斷鍵，因而硫化物比氧化物具有更高的電導率。同時，金屬硫化物的熱穩定性和機械強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型和形貌，為材料化學家提供了豐富的研究領域。

受氧化銦錫(ITO)具有優異電性能的啟發，本發明擬設計制備一種具有優異電化學性能的硫化銦錫材料。授權公告號為CN103657686B的中國發明專利中，公開一種利用低溫(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光下具有較好的光催化性能，從其XRD測試需要對試樣進行研磨及圖譜中的寬化衍射峰可知，該硫化銦錫易于團聚，不適宜用于超電容電極材料。

中國專利CN107115893A中公開了一種硫化銦錫/方酸菁復合可見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水乙醇中，混合攪拌均勻，加入硫代乙酰胺，繼續攪拌30min，轉移至高壓反應釜內，160℃反應12小時，冷卻，洗滌烘干。本專利申請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物，且制得的產物的比電容值較低，可能由于該專利方法中對于原料或工藝的控制較復雜或要求較高，導致該制備方法重復性差，無法簡單高效地制備得到可用于超級電容器的疏松多孔的分級結構的電極材料。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發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，制備方法操作簡單，制得的硫代錫酸銦電極材料具有較高的質量比電容值和優異的循環穩定性，可以用于超級電容器電極材料。

為了實現上述目標，本發明的技術方案如下：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，將溶液轉移至反應釜中，高溫密閉反應一段時間，隨爐冷卻至室溫；

S2、交替使用乙醇和超純水進行離心清洗，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，有利于發生氧化還原反應而得到硫代錫酸鹽。硫酸銦的溶解度尤其是在有機溶劑中較小，有利于在反應過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物的生長。得到具有高比電容值的電極材料。