[发明专利]一种聚苯胺共价修饰硫化钼的制备方法

说明书

一种聚苯胺共价修饰硫化钼的制备方法，以硫化钼纳米片为模板，用端基带有氨基的卤代重氮苯类化合物对二维硫化钼氨基功能化，接着用苯胺单体聚合接枝上氨基功能化的硫化钼，洗涤，过滤，干燥即制得聚苯胺共价修饰二维硫化钼的复合物。本发明优点是，聚合物均匀共价接枝在二维硫化钼纳米片上，提升硫化钼基复合电极材料作为超级电容器的电极材料表现出优良的电化学性能。本发明的方法简单、可控、工艺安全，所得的复合材料具有较高的比表面积和比电容，能够直接用于超级电容器和钠/锂离子电池作为电极材料，在储能器件领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及功能化硫化钼纳米片的制备方法。

背景技术

二维过渡金属二硫化钼(MoS₂)由于其稳定的物理性能，优异的电化学性能和超高的活性比表面积，已被广泛研究于电化学存储领域(如锂/钠离子电池，超级电容器)。尤其是，具有层间距的MoS₂在能源存储器件中表现出了优异的电化学活性和出色的化学稳定性。它不仅具有从+2到+6的一系列氧化态，具备赝电容特性，也有为双电层电容的电荷脱吸附提供的大的比表面积。然而，由于原始MoS₂低电导率，低结晶性和片层的堆积，制约了其在超级电容器领域中的应用。

目前，人们已经开发了各种用于克服上述缺点的方法，以提高MoS₂基赝电容超级电容器的电化学性能。其中，将不同纳米结构MoS₂与其它高比电容材料进行复合，如石墨烯、过渡金属化合物或导电聚合物等。(Adv.Energy Mater.2014,4(6),1301380.Adv FunctMater 2014,24(42),6700-6707.Nanoscale 2017,9(28),10059-10066.)使用协同复合的方法的优势是显而易见的，它一方面保持了硫化物的良好的电化学稳定性，另一方面高比电容通过与硫化钼强的作用后，也给复合物带来优异的电化学性能。Tang等人通过一种可大规模溶液制备的方法，在二维硫化钼纳米片上生长厚度可控的聚吡咯(PPy)薄膜。基于这种MoS₂/PPY-2赝电容材料在4000次循环充放电后仍能保持大约85％的电容初始值，而在同样循环次数工作下的PPy和石墨烯/PPy纳米复合物只能保持50％。(Adv Mater 2015,27(6),1117-1123.)。Yan等人通过将PANI纳米针阵列与MoS₂单片层复合形成多功能纳米结构，应用在超级电容器上。复合材料的比电容能够达到669F g^-1，与纯PANI超级电容器增加了40％(Small 2015,11(33),4123-4129.)。Liu等人设计了一种“披萨状”纳米结构的三元MoS₂/PPy/PANI复合材料，它在0.5A g^-1时比电容能高达1273F g^-1，并且这种结构设计有效地改善了材料的循环稳定性，在3000次充电/放电循环后，电容值仍能保持≈83％(Advanced Materials Interfaces 2016,3(19),1600665.)。以上的研究都是以MoS₂作为模板制备了MoS₂/导电聚合物复合材料，都大大提高了电极材料的比电容，但是由于MoS₂单片层上的聚合物薄膜是直接负载在硫化钼片层上，因此，两者的链接作用力不够强，并且还存在聚合物堆积的现象，导致了其在电化学作用时循环稳定性和倍率性能方面还不够完美。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提出一种聚苯胺共价修饰硫化钼的制备方法。在水相体系中，以硫化钼纳米片为模板，用端基带有氨基的卤代重氮取代R基化合物共价修饰硫化钼。其中R基可为芳基、烯烃基或炔烃基。然后以氨基功能化硫化钼为模板，原位聚合接枝聚苯胺制备电化学性能优异的聚苯胺共价修饰硫化钼复合材料的方法。

本发明所述的一种聚苯胺共价修饰硫化钼的制备方法，包括以下步骤：