[发明专利]一种MoS2/C复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种MoS₂/C纳米复合材料及其制备方法。称取碳纳米片加入到去离子水中，先搅拌30min、再超声30min使之均匀分散。加入MoO₃和KSCN，持续磁力搅拌30min后转移至100mL反应釜中，在220℃下反应24h，使MoO₃与KSCN反应完全生成MoS₂并生长在碳纳米片上。反应结束后取出冷却至室温，用去离子水洗涤离心，并在真空干燥箱中干燥。本发明解决了MoS₂单体比电容低和团聚问题。所得产品是一种结构稳定并具有良好电化学性能的纳米复合材料。

技术领域

本发明涉及一种MoS₂/C纳米复合材料及其制备方法。通过球磨法和水热法结合制备出MoS₂/C纳米复合材料。该材料具有良好的电化学性能，制备工艺简单、绿色环保，作为新型能量储存材料在超级电容器、锂电池等先进能量储存领域具有广阔的应用前景。

背景技术

能源危机和日益严重的环境问题促使研究人员对可持续、高效能源存储器件进行深入研究，超级电容器作为一种新型储能元件，其发展对能源的高效、可持续利用有着至关重要的推动作用。

过渡族金属硫化物二硫化钼(MoS₂)是一种性能优异的超级电容器赝电容电极材料。它具有大比表面积、强吸附能力、高反应活性、良好的电化学电容性能、成本低、环境友好等优点。但是，随着对电极材料研究的深入，MoS₂的一些固有缺陷逐渐显露出来，目前的研究主要通过以下三种途径来改善MoS₂的电化学性能：与良导体材料复合、边缘或表面功能化和结构设计。通过与柔性良导体复合可以有效地改善MoS₂导电性能以及体积膨胀问题，目前广泛采用的良导体有碳纳米管、石墨烯、导电聚合物以及金属纳米颗粒等。

根据已有报道，碳纳米材料的制备方法主要有激光蒸发石墨法、等离子体喷射沉积法、凝聚相电解生成法、石墨电弧法、化学气相沉积法，但碳纳米材料的制备及其广泛应用受仪器设备、工艺参数、生产成本、产率等条件的限制。本发明中涉及的球磨法和水热法简单便捷，可实现碳纳米片和MoS₂/C纳米复合材料的大规模制备。另外，通过将MoS₂与碳纳米片复合来构筑2D/2D纳米复合材料，复合材料二维纳米片间的异质结构可以促进电化学反应过程中电荷的快速传输，改善电极材料的电导率，因而复合材料表现出优良的电化学性能。

发明内容

本发明的目的是要提供一种具有稳定的2D/2D复合形貌，并能解决MoS₂单体比电容低和团聚问题的MoS₂/C复合材料。所得产品是一种结构稳定并具有良好电化学性能的纳米复合材料。

本发明中的MoS₂/C纳米复合材料具有稳定、均匀的微观形貌，MoS₂纳米片均匀生长在碳纳米片表面。如图1、图2所示。

本发明中的MoS₂/C纳米复合材料具有良好的电化学性能，在单体MoS₂纳米片的基础上有显著的提升。在测试电压范围-1～-0.2V，扫描速度为10、50、100mV s^-1的CV循环测试中，MoS₂/C纳米复合材料表现出优良的电化学性能。在10mV s^-1的扫描速率下，比容量达到50F g^-1，如图3所示。

实现本发明所采用的技术方案为：一种MoS₂/C纳米复合材料，通过球磨法和水热法结合分两步制得，具有工艺简单、成本低廉、绿色无污染、可大批量生产等优点，反应生成的MoS₂纳米片均匀分布在碳纳米片表面，并且表现出优良的电化学性能，制备步骤如下：