[发明专利]一种Ce-Co-S复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种Ce‑Co‑S复合材料及其制备方法与应用，该复合材料的制备方法为：将可溶性钴盐，可溶性铈盐，尿素，氟化铵溶于水中，之后加入硫代乙酰胺进行水热反应；热反应结束后经冷却、离心、洗涤、干燥，即得到Ce‑Co‑S复合材料；将复合材料制备成工作电极，用于超级电容器中。与现有技术相比，本发明通过一步水热合成了Ce‑Co‑S复合材料，制备方法环境友好、简单方便，便于大规模生产，且Ce‑Co‑S复合材料具有高比表面积、很高的比电容、良好的循环性能和高能量密度，电化学性能优异等优点。

技术领域

本发明属于电化学及纳米材料技术领域，尤其是涉及一种Ce-Co-S复合材料及其制备方法与在超级电容器中的应用。

背景技术

随着人们对可穿戴电子设备需求的不断增加，高柔性、轻量化的储能设备近年来引起了人们的广泛关注。超级电容器，尤其是柔性超级电容器，具有良好的电化学性能、高柔性和环境友好性，被广泛认为是可穿戴电子设备最有前途的电源之一。超级电容器以其快速充放电时间、高功率密度、良好的循环寿命等优异性能而受到广泛关注。此外，随着可折叠屏幕等便携式和可穿戴电子设备的需求日益增长，柔性超级电容器也得到了广泛的应用。然而，与可充电电池相比，由于SCs的电荷存储机制只发生在电极材料的表面或近表面，因此其容量或能量密度较低。因此，更多的关注集中在提高它们的能量密度上。

众所周知,SCs的能量密度主要是与特定的电容(C)和工作电压窗口(V)有关,因此，通过对多孔纳米电容和赝电容电极材料的研究，获得具有高能量密度的SCs，或开发具有宽工作电压窗的非对称和混合型SCs，已成为许多学者努力的方向。过渡金属氧化物和氢氧化物，如Co₃O₄和Ni(OH)₂，由于它们对电荷存储具有丰富的氧化还原反应，表现出优异的电容性能。然而，这些材料的导电性差，电化学稳定性差，严重阻碍了其实际应用。

近年来，过渡金属硫化物，特别是三元硫化物作为一种高性能的电化学添加剂得到了广泛的研究。硫取代氧后，硫的电负性比氧低，形成了更柔韧的结构，使结构的破坏更少，稳定性更好。此外，与二元硫化物相比，三元过渡金属硫化物具有更低的光学带隙和更高的导电性，可以获得优异的速率性能。例如，NiCo₂S₄的导电性是NiCo₂O₄的100倍左右，比镍或钴氧化物的导电性高4个数量级，因为它的带隙更小。到目前为止，几种形态多样的金属钴基硫化物(例如Ni-Co-S，Fe-Co-S，Zn-Co-S等)作为SCs的电极材料得到了广泛的研究。进一步提高电极材料的电学性能使本领域技术人员研究的重点。

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电极材料的电学性能有待提高的缺陷而提供一种Ce-Co-S复合材料及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种Ce-Co-S复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将可溶性钴盐、可溶性铈盐、尿素及氟化铵溶于水中，加入硫代乙酰胺进行水热反应；

(2)反应结束后，经冷却、离心、洗涤、干燥，得到所述的Ce-Co-S复合材料。

进一步地，所述的可溶性钴盐为硝酸钴，所述的可溶性铈盐为硝酸铈。

进一步地，所述的可溶性钴盐、可溶性铁盐、氟化铵与尿素的摩尔比为1:(0.5-2):(5-8):(4-6)。

进一步地，所述的硫代乙酰胺与可溶性钴盐的比例为(0.1-0.5)g：1mol。

进一步地，所述的水热反应过程中，温度为150-200℃，时间为12-24h。

进一步地，所述的干燥过程为真空干燥，干燥温度为60-80℃，时间为12-24h。