[发明专利]一种用于超级电容器的氧硫掺杂的Ni-Mo双金属材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于超级电容器的氧硫掺杂的Ni‑Mo双金属材料及其制备方法，该金属材料由Ni、Mo、O、S四种元素组成，包括下列步骤：（1）使镍源、钼源在配位剂作用下发生络合反应得到前驱体Ni‑Mo‑O；（2）使硫源和所述前驱体Ni‑Mo‑O反应得到氧硫掺杂Ni‑Mo双金属材料。步骤（1）中，所述镍源、钼源、配位剂的重量用量配比为0.1～1：0.1～1：0.1～0.5；优选地，所述配位剂为尿素、氨水、铵盐中的一种或至少二种。所述氧硫掺杂Ni‑Mo双金属材料具有多级孔结构，孔径大小及数量在较大范围内可控，比表面积大，Ni含量为30％‑40％，Mo含量为20‑30％。其有益效果：硫氧掺杂的双金属材料具有多种氧化形态，可以提供比氧硫掺杂的单金属材料更加出色的理论电容、氧化还原、可逆性和电导率。

技术领域

本发明用于超级电容器电极材料领域，尤其涉及一种用于超级电容器的氧硫掺杂的Ni-Mo双金属材料及其制备方法。

背景技术

当今社会，人口快速增加，化石燃料的需求也不断增加，这就加快了化石燃料的枯竭速度，相关部门报道在不久的将来化石燃料将被消耗殆尽。因此，我们应该开发一些绿色、环保的新型能源，比如:太阳能、风能和潮汐能。但这些新能源会受到天气、地理位置高低和时间段的严重影响，导致这些新能源的转化效率不稳定，所以开发储能装置就显得格外的重要。在所有当前的储能装置中以燃料电池、超级电容器和可充放电池为代表，而燃料电池造价昂贵，使用的金属元素大多为稀有元素且易中毒。可充放电池自身的充电速度率和功率密度较低，无法很好的承担储能装置这一角色。相比较这两种电池来说，超级电容器兼备了相对较高的功率密度、较快的充放电速率和低成本等优点。

超级电容器的主要组成部分有：工作电极、集流体、电解质和隔膜。因超级电容器的储能机理不同一般分为两类：双电层电极材料和赝电容电极材料。赝电容超级电容器的储能机理为快速进行电化学吸附/脱附或者氧化还原反应，其储能能力远远大于双电层超级电容器，电极材料一般采用金属氧化物、金属硫化物、双金属氧化物和双金属硫化物。

赝电容超级电容器采用过渡金属氧化物或导电性聚合物作为活性材料来提供法拉第反应，而用过渡金属作为超级电容器的电极材料在理论上具有高理论比电容和良好的导电基础，比如：钌、钴、钼和镍等。鉴于增加电容器的比电容，引入非金属杂原子，如O、S不仅可以增加双金属材料的导电性和循环寿命，而且也可以贡献一定的赝电容。非金属元素掺杂后的双金属材料在超级电容器储能领域具有尤为优异的表现。

目前，虽然已经有了双金属的专利报道，但这些专利一般都采用钴镍、钴铝或钴铜双金属作为电极材料，在尿素作为络合剂下发生络合反应，形成双金属材料，再通过硫化作用将双金属硫化合成掺硫的双金属材料,所采用的原料大多为钴、镍和锰这些比较单一的元素，生产工艺相对比较复杂，污染较大，难以实现量产。此外，专利中用Ni和Mo作为双金属材料还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有储能技术上的不足，提出一种原料简单廉价且易获取、生产相对简单、环境污染较小、可以进行量产、所制备的电极材料具有较大的比电容且电化学的性能较好的材料，用此活性材料组装的超级电容器具有高能量密度，高功率密度和稳定的循环性能等电化学性能。

本发明提出一种用于超级电容器电极材料的氧硫掺杂Ni-Mo双金属材料的制备方法，包括下列步骤：

（1）使镍源、钼源在配位剂作用下发生络合反应得到前驱体Ni-Mo-O；

（2）使硫源和所述前驱体Ni-Mo-O反应得到氧硫掺杂 Ni-Mo双金属材料。

所述氧硫掺杂Ni-Mo双金属材料具有多级孔结构，孔径大小及数量在较大范围内可控，比表面积大。

进一步地，步骤（1）中，所述镍源、钼源、配位剂的重量用量配比为 0.1～1：0.1～1：0.1～0.5；优选地，所述配位剂为尿素、氨水、铵盐中的一种或至少二种。