[发明专利]一种用于超级电容器的金属硫化物纳米管/金属氢氧化物复合电极的制备方法

说明书

一种用于超级电容器的金属硫化物纳米管/金属氢氧化物复合电极的制备方法，它涉及一种超级电容器复合电极材料的制备方法。本发明要解决现有金属硫化物作为超级电容器电极材料时，使用寿命不佳的问题。制备方法：一、清洗；二、水热法制备；三、离子交换法制备；四、电沉积。本发明用于金属硫化物纳米管/金属氢氧化物复合电极的制备。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器复合电极材料的制备方法。

背景技术

随着环境问题的日趋严重和传统能源的不断消耗，有关能源转换和能源储存的研究在逐渐增多。其中，超级电容器是一种新型的具有高功率、快速充电、长寿命的储能器件。电极材料是决定超级电容器性能的关键之一。近年来，关于过渡族金属硫化物作为超级电容器正极材料已经有诸多研究和报道。与金属氧化物相比，金属硫化物具有更高的导电性和比容量；同时，双金属硫化物能够发挥出更好的电化学性能。

然而，金属硫化物作为超级电容器电极材料也存在一定的短板。例如，其在长期充放电循环的过程中由于体积膨胀会造成结构坍塌，从而影响其使用寿命(5000次循环后，MnCoS纳米管电极的比电容量仅可以保留初始值的73％)。因此，应当寻找一种切实可行的方法以提高其循环寿命。

发明内容

本发明要解决现有金属硫化物作为超级电容器电极材料时，使用寿命不佳的问题，而提供一种用于超级电容器的金属硫化物纳米管/金属氢氧化物复合电极的制备方法。

一种用于超级电容器的金属硫化物纳米管/金属氢氧化物复合电极的制备方法，它是按以下步骤进行的：

一、清洗：

将泡沫镍基底材料进行清洗，得到清洗后的泡沫镍基底；

二、水热法制备：

利用水热法在清洗后的泡沫镍基底表面制备MnCo前驱体纳米线阵列、ZnCo前驱体纳米线阵列或Co前驱体纳米线阵列，得到表面制备有前驱体纳米线阵列的基底；

三、离子交换法制备：

将硫化钠或硫代乙酰胺加入到去离子水中，超声搅拌至溶解，得到均匀溶液，将均匀溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，然后将表面制备有前驱体纳米线阵列的基底浸渍于均匀溶液中，在温度为90℃～160℃的条件下，水热反应6h～9h，最后用去离子水和乙醇分别超声清洗1min～3min，干燥，得到表面制备有金属硫化物纳米管阵列的基底；

所述的均匀溶液的浓度为0.01mol/L～0.03mol/L；

四、电沉积：

将金属盐溶于去离子水中，超声搅拌至溶解，得到金属盐溶液，以表面制备有金属硫化物纳米管阵列的基底为工作电极、金属铂片为对电极、Ag/AgCl为参比电极构成三电极体系，以金属盐溶液为电解液，在电位为-1.2V～-0.8V的条件下，采用恒电位沉积的方法在工作电极上电沉积60s～300s，即完成用于超级电容器的金属硫化物纳米管/金属氢氧化物复合电极的制备方法；

所述的金属盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L。

本发明的有益效果是：

1、本发明使用水热合成和电沉积的方法，制备了一种超级电容器复合电极材料，首先通过水热法在泡沫镍基底上制备前驱体纳米线阵列；再经过离子交换制备得到以泡沫镍为基底的金属硫化物空心纳米管阵列；最后利用电沉积在金属硫化物空心纳米管外复合金属氢氧化物(一元金属氢氧化物或二元金属氢氧化物)形成三维核壳结构纳米阵列，制备方法，操作简单，重现性好，成本低廉，适用范围广。

2、本发明所述电沉积方法，可以广泛适用于各种一元金属氢氧化物(Ni(OH)₂、Co(OH)₂)或二元金属氢氧化物(NiCo双氢氧化物、MnCo双氢氧化物、NiMn双氢氧化物)的制备。