[发明专利]一种用于超级电容器的形貌可控的钴钼硫化物/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

一种用于超级电容器的形貌可控的钴钼硫化物/石墨烯复合材料及其制备方法，属于储能材料技术领域，可解决现有单一材料作为电极材料应用到超级电容器中的问题，复合材料的化学通式为CoMoS‑x@RGO/NF，将包裹还原氧化石墨烯的泡沫镍作为集流体放入配置好的Na₂MoO₄·2H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O溶液中水热反应得到复合材料CoMoO₄@rGO/NF，将其进行水热硫化得到钴钼硫化物/石墨烯复合材料。本发明的制备方法简单，易于控制，成本低廉，所制备的电极材料具有较高的比电容，良好的倍率性能和循环稳定性，在制成器件时，显示出了高的功率密度和能量密度，可作为优良的超级电容器电极材料。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的形貌可控的钴钼硫化物/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

能源和环境问题，是目前人类社会面临的两大突出问题，不断恶化的环境和化石燃料的过度开采促使科学家们开发能源转换装置，以高效地利用新的、清洁的、可再生的和可持续的能源资源。传统的铅蓄电池有能量密度低、使用寿命短、生产时可能有铅污染环境等不可避免的问题；二次锂离子电池也有其固有的局限性，虽然其具有理想的能量密度，但不能提供高的功率密度；而传统电容器有理想可应用的高功率密度，但能量密度很小。

超级电容器（又称电化学电容器）作为一种新型储能装置，由于其功率密度高，充放电速率快，对环境无污染及良好的循环稳定性等许多优点，在新能源系统中占有重要地位。超级电容器的性能主要取决于电极材料。目前研究的超级电容器电极材料主要包括：双电层碳基材料和赝电容材料（过渡金属化合物和导电聚合物）。碳材料由于其较好的稳定性而被广泛的作为超级电容器材料，然而较低的比能量成为限制碳材料发展的关键影响。过渡金属硫化物因其理论比电容高，而被普遍应用于超级电容器赝电容材料的研究中。然而由于一般情况下金属硫化物电极材料的结构是晶体，不利于电解液离子的扩散、渗透，使得电极材料不能有效的和电解液离子进行接触，这就导致了金属硫化物电极材料的导电性比较差，因而材料的电化学性能特别是倍率性能和循环性能并不是特别的理想。

发明内容

本发明针对现有单一材料作为电极材料应用到超级电容器中的问题，提供一种用于超级电容器的形貌可控的钴钼硫化物/石墨烯复合材料及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种用于超级电容器的形貌可控的钴钼硫化物/石墨烯复合材料，化学通式为CoMoS-x@RGO/NF，其中x表示硫化反应时间，其取值为1-7。

一种用于超级电容器的形貌可控的钴钼硫化物/石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，化学沉积法在泡沫镍基底上生长还原氧化石墨烯：按照氧化石墨烯和水的质量体积比为1mg:2mL的比例，将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散得到棕色的分散液，按照氧化石墨烯和还原剂的质量比为1:5的比例，向分散液中加入还原剂，搅拌均匀后，得到混合溶液A，将用丙酮、盐酸、无水乙醇清洗的泡沫镍基底浸没到混合溶液A中，90℃条件下，水热浴还原6h后，取出泡沫镍基底，冲洗残留物，置于烘箱中，70℃条件下，干燥12h，得到生长有还原氧化石墨烯的泡沫镍基底，记为rGO/NF；

第二步，使用水热法在生长有还原氧化石墨烯的泡沫镍基底上生长钼钴氧化物：将Na₂MoO₄·2H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O按照摩尔比为1:1的比例，溶解于去离子水中，搅拌均匀后，得到混合溶液B，将混合溶液B转移至反应釜中，反应釜的填充度为60%，将rGO/NF放入反应釜，在160℃条件下保持5h后，取出清洗，得到复合材料CoMoO₄@rGO/NF；