[发明专利]一种用作电极材料的硫化铜/碳复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种用作电极材料的硫化铜/碳复合材料的制备方法，该方法为，(a)将间氨基苯酚与甲醛聚合，搅拌、过滤、洗涤和干燥得到APF；(b)将APF分散到含铜离子的水溶液中，进行搅拌，后经过过滤、洗涤和干燥得到APF/Cu²⁺复合物；(c)将步骤(b)得到的APF/Cu²⁺复合物在管式炉中焙烧，得到CuO/C复合物；(d)将步骤(c)得到的CuO/C复合物分散到含硫溶液中，反应釜中水热反应，后经过过滤、洗涤和干燥得到CuS/C复合材料。本发明方法，工艺简单，成本低廉，制备得到的复合材料为纳米级，有较高的导电性，可以用作超级电容器的电极材料或者锂离子电池的电极材料。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种用作电极材料的硫化铜/碳复合材料的制备方法。

背景技术

化石燃料的快速消耗和环境危机引发了开发清洁和可再生能源存储设备的极大兴趣。在这一发展中能源的竞争中，超级电容器、电池以及燃料电池是最近时期至关重要的竞争者。超级电容器主要包括法拉第准电容超级电容器、双点层超级电容器和混合型超级电容器。双电层超级电容器通过材料表面对于电荷的可逆吸、脱附实现储能，其电极材料主要由高比表面积的碳材料，包括活性碳、石墨烯、碳纳米管、碳纤维以及碳气凝胶等构成。

硫化铜是过渡金属硫族化合物的典型例子，在电化学储能器件、超离子材料、光催化剂、无酶传感器等诸多领域有着广泛的应用。其中，在电化学性能方面，硫化铜(CuS)理论容量高达560mAhg^-1并具有良好的导电性。

目前对硫化铜@碳复合物的研究主要集中在锂离子电池、生物探针与光催化方面。在锂离子电池方面，由于石墨烯具有高的电子电导率，大的比表面积，韧性强等特点，复合后的硫化铜/石墨烯电极材料循环性能、倍率性能显著增强。Ren Yurong等人水热法制备出双层明治结构的CuS/RGO复合材料，指出石墨烯提高了材料的导电性及电极稳定性，0.2C下100圈循环后容量为710.7mAh g^-1，其特殊的结构极大程度上减小了Li⁺扩散距离，以及形成的Li₂S能够再次氧化。Tao小组一锅法合成了CuS/RGO，复合物表现出较好的储锂性能，RGO优良的导电性使材料具备良好的电化学性能。作为光催化剂，石墨烯的引入能提高电子迁移速率，增加材料的比表面积，提高光吸收率从而提高硫化铜/石墨烯复合材料的催化效率。Shi Jingjing等人通过一锅法制备出CuS/rGO复合物，其比表面积为993.5m²g^-1，光催化性能显著。徐斌等人制备的硫化铜修饰碳纳米管/石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料，热导率和吸光性高，是一种优异的相变储能复合材料。WangYongbin通过水热一锅法制备出了硫化铜石墨烯纳米复合材料用于降解亚甲基蓝优于硫化铜，催化活性显著提高。

而通过与石墨烯复合后的硫化铜用作探针其灵敏度明显提高，并且表现出优异的稳定性。Bai Jing与Yang Yu Jun通过简单的一锅水热法成功制备出CuS/RGO纳米复合物，并用于探测H₂O₂，灵敏度大大提高。焦守峰采用一锅法合成了硫化铜修饰的还原石墨烯纳米复合材料，发现此纳米复合物修饰电极对葡萄糖有良好的电催化效果，有望应用于葡萄糖的无酶传感。

发明内容

本发明的目的提供一种用作复合电极材料的硫化铜/碳的制备方法，工艺简单，成本低廉，制备得到的复合材料为纳米级，且有较高的导电性，可以用作超级电容器的电极材料或者锂离子电池的电极材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用作复合电极材料的硫化铜/碳的制备方法，制备方法包括以下步骤：

(a)将间氨基苯酚与甲醛聚合，搅拌、过滤、洗涤和干燥得到间氨基苯酚甲醛树脂球(M-aminophenol formaldehyde，记为APF)；