[發明專利]一種富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料制備方法

有效

• 申請號: 202010370641.1
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111573745B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王艷;張繼君;陳澤祥;呂慧芳;周智雨;趙揚
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01B32/184;C01B17/00;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 賴林東

1.一種富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)利用Hummer法制備氧化石墨烯溶液，并將氧化石墨烯溶液濃度稀釋到0.5-5g/L，得到溶液A；

(2)將鎳鹽和鈷鹽或其水合物溶于水后得到鎳鈷鹽溶液B，其中鎳鈷鹽溶液B中鎳鈷原子比為0.25-4；

(3)將溶液A和溶液B混合后超聲攪拌1-60min，再加入活性劑攪拌1-60min，得到混合液C；其中，混合液C中氧化石墨烯與鎳鈷鹽質量比為0.01-10，混合液C中活性劑的濃度為0.01-10g/L；其中，所述活性劑為聚苯乙烯磺酸鈉或淀粉溶液；

(4)在混合液C中加入尿素并攪拌1-60min得到混合液D，其中混合液D中尿素的濃度為0.01-50g/L；

(5)將混合液D轉移入反應釜，在60-230℃的溫度下水熱、水浴或油浴反應1-36h制備得到氧化石墨烯與鎳鈷氧化物的復合材料；

(6)將步驟(5)中制備得到的氧化石墨烯與鎳鈷氧化物的復合材料溶于水，再加入硫化鈉或硫代乙酰胺攪拌1-60min后移入反應釜，在60-230℃的溫度下水熱、水浴或油浴反應1-36h制備得到氧化石墨烯與鎳鈷硫化物的復合材料，其中氧化石墨烯與鎳鈷氧化物的復合材料與硫化鈉或硫代乙酰胺的質量比為0.1-10；

(7)將步驟(6)中制備得到的氧化石墨烯與鎳鈷硫化物的復合材料退火處理后得到具有硫空位的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料；

(8)將單質硫溶于有機溶劑，然后加入步驟(7)制備得到的具有硫空位的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料，加熱攪拌直至有機溶劑揮發，最后得到富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料，其中單質硫與具有硫空位的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料的質量比為1-20。

2.根據權利要求1所述的一種富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料制備方法，其特征在于：所述步驟(5)中制備得到的氧化石墨烯與鎳鈷氧化物的復合材料其氧化石墨烯片狀的長度為1μm-100μm，生長上鎳鈷氧化物后，其厚度為10nm-1μm；氧化石墨烯與鎳鈷氧化物的復合材料上的鎳鈷納米線長度為100nm-1μm，直徑為1nm-100nm；氧化石墨烯與鎳鈷氧化物的復合材料上生長的鎳鈷納米片長度為100nm-1μm，厚度為1nm-100nm。

3.根據權利要求1所述的一種富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料制備方法，其特征在于：所述步驟(7)中的退火處理工藝為，在氬氣和氫氣的混合氣氛下，將步驟(6)中制備得到的氧化石墨烯與鎳鈷硫化物的復合材料升溫至300-800℃下保溫處理1-24h后自然降溫冷卻；其中，升溫速度為0.1-10℃/min。

4.根據權利要求3所述的一種富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料制備方法，其特征在于：所述氬氣和氫氣的體積比為0.001-10000。

5.根據權利要求1所述的一種富單質硫的鎳鈷硫化物與石墨烯的復合材料制備方法，其特征在于：所述步驟(8)中的有機溶劑為可溶解單質硫的二硫化碳、四氯化碳、甲苯、環己烷或正辛烷的一種或多種組合的溶劑。