[發明專利]一種基于生物模板法生長的二硫化錸超級電容器的制作方法

在審

• 申請號: 202010058178.7
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111170370A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張璋;汪敏捷;陳澤玲;容詩雅
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C01G47/00
• 分類號: C01G47/00;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/86
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開的屬于超級電容器技術領域，具體為一種基于生物模板法生長的超級電容器的制作方法，該制作方法如下：步驟1：對花粉生物碳材料進行預處理；步驟2：在預處理后的生物碳模板上進行超高密度二硫化錸納米片的合成；步驟3：將合成好的生物模板法生長的超高密度二硫化錸納米片進行高溫退火處理；步驟4：將步驟3所獲得的產物制成活性材料并組裝為全固態超級電容器，本發明制備得到的材料為基于三維多孔網狀結構生長的超高密度二硫化錸，具有生長均勻不易團聚，作為超級電容器材料時能提供大量的比表面積提高容量、碳化退火處理的生物碳骨架能作為超級電容器導電添加劑的替代品等優點，綠色環保且易于生產實踐。

技術領域

本發明涉及仿生納米材料與新型儲能器件技術領域，具體為一種基于生物模板法生長的超級電容器的制作方法。

背景技術

隨著智能設備的到來時代和傳統化石燃料的枯竭，對清潔能源存儲技術的迫切需求已成為待解決的普遍問題。與鋰電池等其他儲能技術相比，超級電容器以其非凡的功率密度，快速的充電速度，長期的循環穩定性和環境友好性而受到越來越多的關注。各種各樣的超級電容器已應用于許多領域，例如電動汽車，動力系統和柔性移動設備。近年來，過渡金屬二鹵化物(TMDs)因其類石墨烯的二維(2D)納米結構具有出色的電化學性能，如MoS2，VS2和WS2等，在電化學儲能中受到了廣泛關注。

二硫化錸是典型的二維層狀晶體，具有三斜晶系，具有扭曲的八面體(1T)結構。值得注意的是，通過文獻中DFT計算可知：二硫化錸中共價鍵合的S-Re-S層具有極弱的層間范德華耦合力，約為18m eV(MoS2～460m eV)，層間距為0.614nm(石墨～0.335nm)。寬的層間距離以及極弱的層間范德華耦合力，十分有利于鋰電池電解質中鋰離子的嵌入插層和脫出，從而會帶來更高的容量。類似的，二硫化錸這兩種特點同樣十分有利于雙電層結構的超級電容器中電解質離子的儲存和運輸，因此二硫化錸是一種極具潛力的超級電容器材料。

對于水熱法合成的二硫化錸材料，其特點是：高產率和簡單易得，但缺點是二硫化錸易發生堆疊及團聚，結晶度不高，而這一缺點使得二硫化錸無法大量運用于超級電容器活性材料中。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施方式的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施方式。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有超級電容器中存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明的目的是提供一種基于生物模板法生長的超級電容器的制作方法，能夠通過生物模板法生長二硫化錸納米片活性材料，然后作為活性材料組裝成超級電容器，其特點是活性材料生長均勻，超級電容器比容量及各方面性能較好。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，本發明提供了如下技術方案：

一種基于生物模板法生長的超級電容器的制作方法，該制作方法如下：

步驟1：對花粉生物碳材料進行預處理；

步驟2：在預處理后的生物碳模板上進行超高密度二硫化錸納米片的合成；

步驟3：將合成好的生物模板法生長的超高密度二硫化錸納米片進行高溫退火處理；

步驟4：將步驟3所獲得的產物制成活性材料并組裝為全固態超級電容器。

作為本發明所述的一種基于生物模板法生長的超級電容器的制作方法的一種優選方案，其中：所述步驟1中對花粉生物碳材料的預處理過程分別為破損花粉粒并溶去核內物質、修復表面形貌、預碳化粗糙并強化花粉碳骨架。