[发明专利]一种Fe-Co-S纳米片材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种Fe‑Co‑S纳米片材料及其制备方法与应用，制备方法包括：S1：将可溶性钴盐，可溶性铁盐，尿素，氟化铵溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，并进行水热反应；S2：水热反应结束后经冷却、离心、洗涤、干燥，即得到所述的Fe‑Co‑S纳米片材料。与现有技术相比，本发明通过一步水热合成了Fe‑Co‑S纳米片材料，该材料具有高有效比表面积的多孔纳米结构，可以提供更多的电化学活性位点和快速的离子运输途径，且该材料制备方法简单，环境友好，大大缩短了合成时间，便于大规模生产Fe‑Co‑S纳米片材料。

技术领域

本发明涉及电化学及纳米材料技术领域，尤其是涉及一种Fe-Co-S纳米片材料及其制备方法与应用。

背景技术

对全球环境问题的日益关注和化石能源资源的枯竭促使了对可再生能源形式和储能装置的深入研究。超级电容器(SCs)具有充放电快、循环寿命长、功率密度高的独特特性，作为电动汽车和便携式电子设备的理想储能系统，受到了广泛的研究兴趣。在不同的超级电容器中，赝电容器通过电极上快速可逆的表面法拉第氧化还原反应，释放出比电化学双层电容器(EDLCs)更高的电容，这对发展高能储能超级电容器具有很大的潜力。现在，许多电容性材料，包括导电聚合物(聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)和聚(3,4乙烯二氧噻吩))、过渡金属氧化物(MnO₂、Co₃O₄、V₂O₅、NiO等)和过渡金属氢氧化物(Ni(OH)₂)已经被重新组装。然而，由于过渡金属化合物的低导电性和导电聚合物的较差的循环稳定性，这些材料表现出较差的电容性。因此，探索新型高性能的电极材料，进一步提高超级电容器的电化学性能是十分必要的。

近年来，二元过渡金属氧化物(如NiCo₂O₄)和硫化物(如NiCo₂S₄、ZnCo₂S₄)在能源存储领域引起了极大的关注，因为它们的多重氧化还原反应和相对于单组分氧化物/硫化物的较高电容。特别是像MCo₂S₄(M＝Cu,Zn,Ni)这样的二元过渡金属硫化物，由于其高导电性和优越的电化学性能，可以传递更高的电化学电容。例如，NiCo₂S₄的导电性是NiCo₂O₄的100倍左右，甚至比镍或钴氧化物的导电性高出4个数量级。因此，使MCo₂S₄具有巨大潜力的结构高性能电极材料。最近，FeCo₂S₄被报道为比NiCo₂O₄更好的准电容性材料，因为价变的Fe²⁺在氧化还原反应中表现出更高的电化学活性。尽管二元过渡金属硫化物具有诸多优点，但其导电性和快速充放电时的低速率性能仍限制了其潜在的应用。由于基于FeCo₂S₄的假电容电极的开发报道甚少，因此寻找结构新颖、电容性能优异的FeCo₂S₄电极就变得越来越有必要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种Fe-Co-S纳米片材料及其制备方法与应用。该Fe-Co-S纳米片材料具有高有效比表面积的多孔纳米结构，可以提供更多的电化学活性位点和快速的离子运输途径，且该材料制备方法简单，环境友好，大大缩短了合成时间，便于大规模生产Fe-Co-S纳米片材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种Fe-Co-S纳米片材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将可溶性钴盐，可溶性铁盐，尿素，氟化铵溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，并进行水热反应；

S2：水热反应结束后经冷却、离心、洗涤、干燥，即得到所述的Fe-Co-S纳米片材料。