[发明专利]一种基于同种金属铁离子制备不同维度纳米材料的方法

说明书

一种基于同种金属铁离子制备不同维度纳米材料的方法，涉及电化学材料领域，通过不同浓度和比例的金属盐的配比，调控不同的反应溶剂和反应条件，通过简单水热合成的方法控制反应时间和温度，在碳布上制备FeCo₂S₄的一维、二维、三维基于金属铁离子的硫化物纳米结构，这三类结构形貌规则，具有较大的比表面积，性能稳定，将其作为工作电极材料应用于超级电容器中，表现出优异的电学性能；为硫化物多维结构材料的制备提供普适方法。

技术领域

本发明涉及电化学材料领域，尤其涉及一种基于同种金属铁离子制备不同维度纳米材料的方法。

背景技术

超级电容器是一种新型的储能装置，其具有循环稳定性好，功率密度高，适用温度范围宽等优点，目前的电子器件受限于材料结构和性能的选择，存在着各种局限与缺陷，所用的低维度材料电极的能量密度较低，限制了其应用，因此，探寻一种能够按照需要调控不同结构的生长，充分发挥某种材料的优异性能，从而得到结构规则、比表面积大和质量轻的复合材料对电子器件的发展至关重要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种基于同种金属铁离子制备不同维度纳米材料的方法，进一步为一维、二维、三维复合结构材料的生长及其在储能方面的应用提供新的思路。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于同种金属铁离子制备不同维度纳米材料的方法，包括以下步骤：

1)制备FeCo₂S₄一维纳米线状阵列：

1.1)配制反应水溶液，所述反应水溶液包括有脲、氟化铵、六水合氯化钴、六水合氯化铁；将清洗后的碳布置于盛有该反应水溶液的反应釜中超声，然后在120℃的条件下反应12h，冷却至室温，再用去离子水冲洗样品，干燥后得到纳米线状形貌的铁钴氧化物；

1.2)配制九水合硫化钠水溶液，将步骤1.1)干燥后的样品放入含有九水合硫化钠水溶液的反应釜中，在90℃条件下反应10h，冷却至室温，再用去离子水冲洗，干燥后得到纳米线状的铁钴硫化合物阵列。

本发明还包括以下步骤：

2)制备FeCo₂S₄二维纳米片结构：

2.1)配制反应溶液，所述反应溶液包括有脲、氟化铵、六水合氯化钴、六水合氯化铁，溶剂为去离子水和乙醇的混合液，然后将清洗后的碳布放入含有所述反应溶液的反应釜中，在200℃条件下反应12h，冷却至室温，然后用去离子水冲洗，干燥得到纳米片状的铁钴氧化物阵列；

2.2)配制九水合硫化钠水溶液，将步骤2.1)干燥后的样品放入含有九水合硫化钠水溶液的反应釜中，在90℃条件下反应10h，冷却至室温，再用去离子水冲洗，干燥后得到纳米片状的铁钴硫化合物阵列。

本发明还包括以下步骤：

3)制备FeCo₂S₄三维纳米复合结构：

3.1)将步骤1.1)制备的样品放入含有步骤2.1)所述反应溶液的反应釜中，在200℃条件下反应12h，冷却至室温，然后用去离子水冲洗，干燥得到纳米线片状的铁钴氧化物阵列；

3.2)配制九水合硫化钠水溶液，将步骤3.1)所得样品放入含有九水合硫化钠水溶液的反应釜中，在90℃条件下反应10h，冷却至室温，再用去离子水冲洗，干燥后得到三维复合结构的铁钴硫三元合金纳米材料。

步骤1.1)的反应水溶液中，脲的浓度为0.6M，氟化铵的浓度为0.6M，六水合氯化钴的浓度为0.2M，六水合氯化铁的浓度为0.1M。

步骤1.2)和步骤2.2)中，九水合硫化钠水溶液的浓度为0.01M。