[发明专利]铈掺杂硫化铜量子点纳米材料的制备方法

说明书

本发明的铈掺杂硫化铜量子点纳米材料的制备方法属于量子点纳米材料制备的技术领域，有配制待反应溶液、气体和液体化学反应制备掺铈硫化铜材料、产物提纯等步骤。本发明具有成本低廉、实验装置简易，操作简单等特点，制备的铈掺杂硫化铜量子点纳米材料具有较高的比电容量，可用于制备超级电容器电极，对于研究能量存储设备具有重要的价值，制备样品的重复性很好，适于工业大规模生产使用。

技术领域

本发明属于量子点纳米材料制备的技术领域。涉及气体和液体化学反应无机合成掺铈硫化铜(CuS:Ce³⁺)量子点超级电容器纳米材料的方法。

背景技术

超级电容器是一种具有高功率、高能量密度、长周期寿命、快速充电/放电速率的储能设备。超级电容器作为一种重要的能源存储设备在移动电子设备，混合动力汽车，航空航天，信息技术等领域具有广泛的应用。超级电容器的性能主要受电极材料的性能和结构的影响。在超级电容中储存的能量要么是双电层电容，要么是赝电容，或者两者都是。赝电容器往往比双电层电容器具有更高的比容量，赝电容器的电荷存储机制主要依赖于电极材料中发生的氧化还原反应。很多金属硫化物可作为超级电容器的电极材料，金属硫化物的制备过程较为简便，硫源也比较容易得到，且可以通过改变反应条件很好的控制其形状和尺寸。硫化铜具有高光吸收系数，高导电性，良好的电化学氧化还原性，在超级电容器及电池应用领域具有广阔的发展空间。将具有独特电子结构的稀土元素铈掺入硫化铜主体材料中，可以提高硫化铜纳米材料的电导率。小尺寸的硫化铜纳米材料可用于制作量子点超级电容器的电极材料。量子点超级电容器不仅具有较高的比电容，还可以减少尺寸对储能设备的影响。参考文献：[1]Minakshi M，Mitchell D，Jones R，Alenazey F，Watcharatharapong T，Chakraborty S and Ahuja R.Synthesis，structural andelectrochemical properties of sodium nickel phosphate for energy storagedevices.Nanoscale，2016，8，11291.[2]Huang K J，Zhang J Z，Jia Y L，Xing K，Liu YM.Acetylene black incorporated layered copper sulfide nanosheets for high-performance supercapacitor.Journal of Alloys and Compounds，2015，(641)，119–126.[3]Peng H，Ma G F，Mu J J，Sun K J，Lei Z Q.Controllable synthesis of CuSwith hierarchical structures via a surfactant-free method for high-performance supercapacitors.Materials Letters，2014，(122)，25–28.

制备硫化铜材料的方法有物理气相沉积、液-液界面反应、电沉积、溶液生长技术(SGT)、连续离子层吸附和反应(SILAR)方法、化学水浴沉积(CBD)、喷雾热解、微波辅助化学水浴沉积(MA-CBD)、化学汽相反应、光化学沉积等。但以上实验方法难以实现使用简单的实验装置合成比电容较高的纳米量级的材料，且不易实现掺杂的可控性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种使用简单的实验装置利用气体和液体化学反应法无机合成铈掺杂硫化铜的方法，获得具有高比电容量的量子点超级电容器电极材料。

为实现以上目的，本发明采用的具体技术方案是：

一种铈掺杂硫化铜量子点纳米材料的制备方法，具体步骤如下：