[发明专利]一种高比容量MoS2/Mn2O3纳米空心球复合电极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种高比容量MoS₂/Mn₂O₃纳米空心球复合电极材料及其制备方法与应用，首先，以最大比容量的三层Mn₂O₃空心球为反应物；其次，用机械剥离法在有机溶剂中分散剥离得到单层的MoS₂；最后通过物理法，在单层MoS₂纳米片和三层Mn₂O₃空心球的混合NMP溶液中，加入强碱性溶液争夺单层MoS₂纳米片表面质子，制备得到单层MoS₂/Mn₂O₃纳米空心球电极。本发明的优点在于：本发明复合电极采用单层的MoS₂纳米片，具有较大的比表面积，给法拉第赝电容反应提供更多的活性位点；且三层Mn₂O₃空心球本身的中空结构优势，使得相对于传统的电极材料具有超高的电容性能，同时易制备、方便存储、循环寿命长、可操作性强。

技术领域

本发明属于电极材料领域，特别涉及一种高比容量MoS₂/Mn₂O₃纳米空心球复合电极材料及其制备方法与应用。

背景技术

超级电容器因具有较高的能量和功率密度，是现在新能源发展的重点。电极材料是影响超级电容器电容性能的关键因素之一。目前，赝电容超级电容器的电极材料大多采用RuO₂、RhO_x等贵金属氧化物，具有较高的比电容性能，但由于贵金属矿产资源有限，应用范围小，不适用于大规模生产使用。过渡金属二硫化物（TMDs）的代表MoS₂因其二维形貌优势具有较大比表面积、给法拉第赝电容反应提供更多的活性位点；而空心球电极材料因其形貌优势、孔洞大、密度小非常适用于电极材料的研究，两者都非常适用于超级电容器电极材料的研究与应用。近年来，将空心纳米结构材料和二维片状材料用作超级电容器的电极材料，是现在超级电容器研究的重点。

近几年来，将中空结构材料用于超级电容器电极材料的制备技术已趋于成熟。经检索，现已成功制备：ZnO、Co₃O₄ 、Fe₂O₃和 SnO₂等空心结构材料，并用作超级电容器电极材料的研究，相比传统的实心纳米粒子，具有更高的比电容值和更长的循环寿命。2015年，Yu等首次成功制备得到C@MoS₂空心盒，该空心盒边缘由MoS₂纳米片组成，具有很大的比表面积。

片层空心球制备的关键在单层纳米片的制备，采用机械剥离法制备的关键在于：有机相剥离溶剂的选择、剥离温度、细胞粉碎功率、剥离时间以及干燥温度等。合适的溶剂有利于制备得到的单层MoS₂纳米片分散，不易团聚；剥离温度、细胞粉碎功率与时间的选择是制备单层MoS₂纳米片的关键，温度过高易团聚，功率时间过短难以达到剥离效果。因此，制备单层MoS₂纳米片层是该技术领域的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有超强的赝电容超级电容器电容性能的高比容量MoS₂/Mn₂O₃纳米空心球复合电极材料及其制备方法，还提供了高比容量MoS₂/Mn₂O₃纳米空心球复合电极材料的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高比容量MoS₂/Mn₂O₃纳米空心球复合电极材料，其创新点在于：所述空心球粒径为100 nm～2 um，球壳由MoS₂/Mn₂O₃纳米晶构成。