[發明專利]一種硫鈷鎳納米片包覆二氧化鈦納米帶的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201811421956.3
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109518169A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 李寒;孫志鵬;賈殿贈
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;H01G11/30;H01G11/46
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本發明涉及一種硫鈷鎳納米片包覆二氧化鈦納米帶電極材料的制備方法及應用。基于硫鈷鎳納米片包覆二氧化鈦納米帶構筑的超級電容器電極可顯示出其良好的比容量和循環性能。本發明所述方法制備工藝簡單、操作方便、沒有環境污染、低能耗、重復性好、適合進行大規模工業化生產，通過本發明所述方法獲得的硫鈷鎳納米片包覆二氧化鈦納米帶具有較大的比表面積，用于構筑超級電容器電極具有良好的比容量和循環性能等優點。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，是一種帶狀核殼結構的硫鈷鎳包覆二氧化鈦納米復合材料制備方法及其應用；屬于能源先進材料技術領域和電化學儲能技術領域。

背景技術

超級電容器即電化學電容器，是一種具有高功率和長循環壽命的新型儲能裝置，由于超級電容器具有較大電容量、功率密度、能量密度和長壽命等特點，近年來超級電容器的研究備受人們關注（Nanoscale, 2013, 5(10):4378-4387），并且超級電容器在儀器儀表、電動汽車、國防軍事和航天航空等領域應用廣泛。有望成為新型的綠色儲能器件。因此，作為超級電容器關鍵組成之一的電極材料受到了人們廣泛的關注與研究。一般以炭料、導電聚合物和金屬氧化物硫化物作為電極材料。超級電容器根據不同的轉換和儲能機理可分為雙電層電容器和法拉第贗電容。其中，金屬硫化物在用作超級電容器電極材料主要表現出贗電容性能，因此具有較高的比電容。硫鈷鎳是一種典型的雙金屬硫化物，具有較低的電負性和較高的電化學活性，且資源豐富易得，無毒，環境友好，容易制備，理論容量高等特點，被廣泛應用于超級電容器的電極材料。硫鈷鎳雖然具有很高的理論容量和功率密度，但目前仍面臨著以下幾個嚴重的問題：（1）硫鈷鎳中鈷鎳都屬于過渡金屬其導電性差，進而引起其電化學性能低于理論容量（2）硫鈷鎳在充放電過程中存在嚴重的體積膨脹，電極材料在充放電過程中反復的體積膨脹收縮，使得電容器結構的破壞進而造成循環性能的快速衰減。

眾所周知，由于硫鈷鎳導電性很差，單獨作為電極循環性差，通常與各種碳材料，金屬氧化物和聚合物復合來改善其結構形貌和導電性能來提高其電化學性能。現有的硫鈷鎳復合電極材料中有碳材料、金屬氧化物，雖然兩者對硫鈷鎳都有一定的支持作用但前者在制作極片時需要添加更多的額外導電碳，這復雜的制作程序會降低極片中活性物質的負載量進而限制了其商業化的生產。現在直接用二氧化鈦納米帶做基地和硫鈷鎳做復合多級結構材料，采用多級整列式結構的基底負載硫鈷鎳，該復合電極具有以下優勢：（1）比表面積大，增大了活性物質與電解液的接觸面積；（2）孔道豐富，減少了電液液離子遷移過程中的距離，（3）避免使用傳統電極制作過程中使用的導電劑和粘結劑，減少了生產成本和加工時間。

發明內容

本發明的目的是提供了一種制備成本較低，易于實現工業化，實施有效、可行的，介觀結構保持完好的硫鈷鎳納米片包覆二氧化鈦納米帶的方法和應用。

本發明還提供了一種帶狀核殼結構的硫鈷鎳包覆二氧化鈦納米復合材料，二氧化鈦納米帶表面生長硫鈷鎳納米片，其比表面積大，增大了活性物質與電解液的接觸面積；孔道豐富，減少了電液液離子遷移過程中的距離，避免使用傳統電極制作過程中使用的導電劑和粘結劑，減少了生產成本和加工時間。

本發明還提供了一種帶狀核殼結構的硫鈷鎳包覆二氧化鈦納米復合材料的制備方法，一步水熱合成在高壓釜中的液相進行性反應，反應簡單易控，有利于合成形貌均勻且粒子純度高、分散性好的納米復合材料。

本發明還提供了一種帶狀核殼結構的硫鈷鎳包覆二氧化鈦納米復合材料作為超級電容器電極的應用。

本發明還提供了一種硫鈷鎳包覆鈦片納米復合材料作為超級電容器電極的應用。

本發明還提供了一種二氧化鈦納米帶包覆鈦片復合材料作為超級電容器電極的應用。

本發明所述的一種硫鈷鎳納米片包覆二氧化鈦納米帶電極材料的制備方法，按下列步驟進行：

a.將鈦片分別在丙酮，乙醇，去離子水中各超聲10分鐘；