[发明专利]一种二硫化镍纳米球的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种二硫化镍纳米球的制备方法及其应用，制备时，按比例取乙酸镍、柠檬酸三钠和硫代乙酰胺分散于混合溶剂中，再加入聚乙烯吡咯烷酮K30，并添加正丙胺调节反应体系的pH值至7~9，搅拌均匀后，于170‑190℃反应12‑24 h，反应结束后，后处理即得二硫化镍纳米球；其中，乙酸镍、柠檬酸三钠和硫代乙酰胺的摩尔比为1:（0.5‑2）:2。该二硫化镍纳米材料“一锅法”即可制备得到，且尺寸显著缩小、形貌均匀，可作为超级电容器的电极材料使用。

技术领域

本发明属于二硫化镍纳米材料制备技术领域，具体涉及一种二硫化镍纳米球的制备方法及其应用。

背景技术

到目前为止，已被报道的镍的硫化物的合成方法虽然已有多种，但大多需要借助模板或多步转化的方法，一步合成的例子不多。例如赵等人首先在180℃的条件下合成由氢氧化镍纳米片组成的微米球，再以该微米球为前体，加入硫代乙酰胺，通过金属氢氧化物与硫离子的阴离子交换反应，在120℃条件下转换成多孔硫化镍微米球，此方法合成的三维多孔硫化镍微球尺寸为3 μm，形貌均匀，但该制备方法需要两步完成，且合成的样品尺寸较大[ACS Nano2014, 8: 10909–10919]。楼雄文课题组通过牺牲模板的方法，合成了盒子套盒子结构的硫化镍，制备过程需要预先合成硬模板SiO₂ [Adv. Funct. Mater. 2014, 24:7440–7446]，此外，通过该球形SiO₂模板转化法，还可以得到中空球形的硫化镍[RSC Adv.,2011, 1: 397–400]。曹等人以NiCl₂·6H₂O和硫脲为原料，通过简单的一步水热法，在180℃反应12 h 的条件下合成了尺寸为2~3 μm的Ni₇S₆纳米花[J. Mater. Chem., 2010, 20:1078–1085]。综上所述，一步法合成镍的硫化物，方法虽然简单，但是得到的晶体结晶度不高，形貌不规则，且尺寸比较大，而两步法合成的镍硫化物，得到的产物形貌较均匀，但是合成过程较为复杂。

发明内容

本发明针对二硫化镍制备存在的问题，提供一种二硫化镍纳米球的制备方法及其应用，该二硫化镍纳米材料“一锅法”即可制备得到，且尺寸显著缩小、形貌均匀，可作为超级电容器的电极材料使用。

本发明采用如下技术方案：

一种二硫化镍纳米球的制备方法，包括以下步骤：按比例取乙酸镍、柠檬酸三钠和硫代乙酰胺分散于混合溶剂中，再加入聚乙烯吡咯烷酮K30，并添加正丙胺调节反应体系的pH值至7~9，搅拌均匀后，于170-190℃反应12-24 h，反应结束后，后处理即得二硫化镍纳米球；

其中，乙酸镍、柠檬酸三钠和硫代乙酰胺的摩尔比为1: （0.5-2）: 2；聚乙烯吡咯烷酮K30作为表面活性剂使用，聚乙烯吡咯烷酮K30与乙酸镍的摩尔比优选为1: 0.033。

优选地，所述混合溶剂由体积比为1:1的去离子水和N, N-二甲基乙酰胺混合而成。

上述制备方法得到的二硫化镍纳米球。

所述二硫化镍纳米球可作为超级电容器电极材料使用。

本发明的有益效果如下：

本发明采用简单的溶剂热法，并通过正丙胺调节体系至适宜反应的pH值范围，一步合成得到了形貌规则、结晶度好、尺寸均匀的二硫化镍（NiS₂）纳米球，且所得二硫化镍纳米球的平均尺寸可以缩小至280 nm，显著低于目前报道的尺寸。经测试，该二硫化镍纳米球在碱性电解质中循环可逆性良好，且在0.5 A/g电流密度下，比容量达到1457.8 F/g，同时表现出较好的倍率性能，有望作为超级电容器电极材料使用。

附图说明