[發明專利]一種石墨烯/WSe2

有效

• 申請號: 201811255683.X
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109205596B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 徐小威;賈潤萍;燕飛;劉珂;丁學淵
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B19/00;C01G53/00;H01G11/30;H01G11/36
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王婧

本發明涉及一種石墨烯/WSe₂/NiFe?LDH氣凝膠及其制備方法，所述方法包括：將氧化石墨烯片層分散液和WSe₂納米片分散液混合，加入還原劑、交聯劑以及pH調節劑中的至少一種，混合均勻，反應制得石墨烯/WSe₂水凝膠，冷凍干燥，得到石墨烯/WSe₂氣凝膠；將所述石墨烯/WSe₂氣凝膠浸泡在NiFe?LDH納米片分散液中，制得石墨烯/WSe₂/NiFe?LDH水凝膠，冷凍干燥得石墨烯/WSe₂/NiFe?LDH氣凝膠。本發明制得的N,S共摻雜石墨烯/WSe₂/NiFe?LDH(N,S共摻雜石墨烯/二硒化鎢/鎳鐵雙氫氧化物)的制備方法，其制備簡單、成本低，制得的N,S共摻雜石墨烯/WSe₂/NiFe?LDH具有大比電容、循環性能好、內阻小等優異的電化學性能。

技術領域

本發明涉及一種電極材料，具體涉及一種石墨烯/WSe₂/NiFe-LDH氣凝膠及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展和全球人口的增加，環境的不斷惡化和能源日益匱乏等問題引起了全球各界人士的廣泛關注，尋求可持續、清潔、高效的可再生能源材料無疑成為人們關注的熱點。其中，超級電容器是一種新型儲能裝置，它具有高功率密度、長循環壽命、快速的充放電過程以及低成本等優勢，成為研究的熱點，并在各個領域具有很好的應用前景。而其性能的好壞主要取決于電極材料的選擇，因此制備合適的電極材料具有非常重要的意義。研究表明，影響電極材料電化學性能主要由有以下幾點因素：電極材料的導電性、電極材料的孔結構、電極材料的有效比表面積和電極材料本身具有的比容量等。

由于石墨烯(GO)片層間強烈的π-π相互作用，使其在還原后又重新團聚到一起，且石墨烯分散性較差，表面不活潑，很難與其他材料復合等缺點，導致石墨烯的應用遭遇瓶頸。因此將二維的石墨烯片層組裝成三維結構，比如石墨烯氣凝膠，可以充分利用石墨烯高的比表面積，賦予其較強的宏觀力學性能，實現石墨烯的時間應用。石墨烯氣凝膠兼具石墨烯和氣凝膠的多項優異性能，如低密度、高孔隙率、巨大的比表面積、良好的機械性能、優越的導電性能及結構可控等，因而石墨烯氣凝膠被視為雙電層超級電容器的最佳候選電極材料之一。另外通過雜原子對石墨烯進行摻雜可以減小石墨烯的禁帶寬帶、增加其導電性以及雜原子與石墨烯缺陷之間的強協同效應可使摻雜石墨烯的電化學性能得到提升。

層狀過渡金屬二硫族化物，是由共價鍵連接的X-M-X層(M＝Mo，W,；X＝S, Se，Te)通過層間范德華力構成的類石墨結構。二硒化鎢作為典型的過渡金屬二硫化物，相比二硫化鉬有更窄的禁帶寬度和更高的導電性，使其具有更高的贗電容性能。通過液相超聲法將其剝離成二維超薄納米片層結構，可以最大化其比表面積和暴露其電化學活性位點，有利于改善其在超級電容器應用中的性能。

層狀過渡金屬雙氫氧化物(Layered double hydroxide，LDH)是一種具有較大比表面積、可以根據特定的功能進行人工合成的一種層狀材料。LDH具有各種獨特的物理、化學性質，包括層板正電性、主體元素多變性、層間距可調性等性質，因此在催化、能源、水處理等方面有非常大的應用潛力。近年來，隨著人們對LDH結構和性能的研究不斷深入，發現這類材料同時具有雙電層和贗電容兩種性質的電容量，在儲能領域展示出誘人的發展前景，但是由于在充放電過程中，電極材料中的金屬元素不斷地發生氧化還原反應，造成活性物質體積收縮和膨脹，導致其循環穩定性不好。

雖然上述材料作為單獨的電極材料時都表現出一定的超電容性能，但其性能并不理想。

發明內容

有鑒于此，實有必要提供一種石墨烯/WSe₂/NiFe-LDH(N,S共摻雜石墨烯/ 二硒化鎢/鎳鐵雙氫氧化物)的制備方法，其制備簡單、成本低，制得的石墨烯 /WSe₂/NiFe-LDH具有大比電容、循環性能好、內阻小等優異的電化學性能。