[发明专利]一种二硒化钼/柚子皮碳复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种二硒化钼/柚子皮碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将柚子皮烘干得到干柚子皮；步骤2、将钼酸钠制成钼酸钠溶液；步骤3、将钼酸钠溶液滴入干柚子皮中，形成柚子皮/钼酸钠体系A；步骤4、将硒粉与85%水合肼混合，得到溶液B；步骤5、将溶液B缓慢加入到体系A中，进行水热反应，得到固体C；步骤6、将固体C煅烧后得到二硒化钼/柚子皮碳复合材料。所得到的二硒化钼/柚子皮碳复合材料具有高比容量，高倍率性能，和良好的电化学稳定型，可用于超级电容器电极材料。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其是一种二硒化钼/柚子皮碳复合材料的制备方法。

背景技术

超级电容器，也称电化学电容器，是近十几年来发展起来的新型能量存储与转换器件。超级电容器按照储能机理进行划分，可以分为双电层电容器和法拉第赝电容器。双电层电容器通过电极和溶液界面的双电层进行储能，代表性的电极材料为活性炭；法拉第赝电容器通过电极/电解液界面快速可逆的法拉第反应进行储能，代表的电极材料有金属氧化物，导电聚合物等。与传统物理电容相比，超级电容器的能量密度高3-4个数量级，达到了上千F g^-1，与二次电池相比，超级电容器有着更高的功率密度（300-5000 W Kg^-1）和循环寿命（100万次）。超级电容器的特性使其在电动汽车、航空航天、智能电网以及国防科技领域备受关注，应用前景广阔。

虽然超级电容器有着优于二次电池的功率密度和循环寿命，但其能量密度仍与二次电池有较大的差距，常见的商业化活性碳基双电层超级电容器的能量密度均小于10 WhKg^-1，较低的能量密度限制了其使用范围，因此通常将碳材料与其他高比容量的电极材料复合，复合材料兼具高倍率特性和高能量密度特征。

通常，超级电容器用碳材料一般分为矿物为原料制备的活性炭和植物原料制备的活性炭。植物性活性炭的制备原料以木材为主，然而随着森林的大面积退化，木材严重短缺，因此必须寻求替代性原料，另一方面，大量的农林作物废料又无良好的出路，大量堆存或焚烧，造成浪费，所以近几年用农林业废料制造木质活性炭的替代性技术已成为活性炭行业的研究热点之一。因此本专利选取华南地区非常常见的农产品—柚子皮作为碳源，柚子皮内部白色的部分具有天然的类海绵状结构，这种结构含有丰富的孔洞，碳化后可以作为基底搭载高能量密度的超级电容器电极材料。

过渡金属硒化物（XSe₂）（X代表过渡金属）近年来受到越来越多的关注。XSe₂有着比XS₂更低的电负性，这使得它在氧化还原反应中可以提供更多的活性位点，因此其在电化学研究领域有着更大的潜力。其中，二硒化钼（MoSe₂）因其独特的理化性质，在电化学领域崭露头角。MoSe₂材料的层间距较大，能带小且阻抗较小，这些优点使其在电化学储能领域如太阳能电池、锂离子电池、钠离子电池、超级电容器以及HER催化领域有着潜在的应用价值，然而关于MoSe₂在超级电容器中的应用尚处于起步阶段。

然而，由于MoSe₂表面能较高且层间有微弱的范德华力存在，在电化学循环过程中容易自堆积，导致可以暴露出来的边缘活性位点减少，进而引起容量衰减。且MoSe₂是半导体材料，较低的电导率也限制其实际应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种二硒化钼/柚子皮碳复合材料的制备方法，并用于超级电容器的电极。通过在处理好的干柚子皮中加入MoSe₂前驱体（MoO₄^2-、Se^2-）,柚子皮类海绵的多孔结构，可以充分吸附MoO₄^2-和S^2-离子在其孔道内均匀沉积，后续水热和煅烧处理后，海绵状的柚子皮被碳化为骨架，二硫化钼长在碳骨架的孔道中，得到MoSe₂/柚子皮碳复合材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下具体技术方案：