[发明专利]在柔性碳基底生长垂直二硫化钨的方法、二硫化钨-碳复合材料及应用

权利要求书

1.一种在柔性碳基底生长垂直二硫化钨的方法，其特征在于，包括：

提供碳纳米管薄膜；

在所述碳纳米管薄膜上生长形成碳镀层，得到碳镀层/碳纳米管复合薄膜；

在所述碳镀层/碳纳米管复合薄膜上生长形成三氧化钨，得到三氧化钨/碳镀层/碳纳米管复合薄膜；

对所述三氧化钨/碳镀层/碳纳米管复合薄膜进行硫化处理，使形成的二硫化钨纳米片垂直生长于碳镀层/碳纳米管复合薄膜上，制得二硫化钨/碳镀层/碳纳米管复合薄膜，即二硫化钨-碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳镀层的材质包括非晶态石墨烯层、玻璃碳层、类金刚石碳层中的任意一种；

优选的，所述方法包括：采用化学气相沉积的方法在碳纳米管薄膜上生长形成非晶态石墨烯层，获得非晶态石墨烯/碳纳米管复合薄膜；其中，所述非晶态石墨烯层的厚度为50nm～5μm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具体包括：将碳纳米管薄膜置于化学气相沉积设备的反应腔室中，通入惰性保护气体，之后使反应腔室的温度升至生长温度900～1300℃，同时通入碳源和还原性气体，反应10～60min，制得非晶态石墨烯/碳纳米管复合薄膜。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述惰性保护气体的流量为80～110sccm；和/或，所述碳源的流量为10～70sccm；和/或，所述碳源包括甲烷、乙烯、乙醇、甲醇、甲苯、乙腈中的任意一种或两种以上的组合；

和/或，所述还原性气体的流量为20～50sccm；和/或，所述还原性气体包括氢气。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于包括：采用高温管式炉、瞬态焦耳热、高温喷枪中的任意一种方式将反应腔室的温度升至生长温度900～1300℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：采用磁控溅射方技术，以钨为靶材，制备得到三氧化钨/碳镀层/碳纳米管复合薄膜，其中，磁控溅射方技术采用的工艺条件为：功率为20～400W，气压为20～100Pa，时间为20～60min，三氧化钨的厚度在50nm以上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：将所述三氧化钨/碳镀层/碳纳米管复合薄膜置于高温管式炉中，炉管的进气端放置硫粉，通入惰性保护气体，之后使高温管式炉的温度升至生长温度500～900℃，反应10～240min，形成的二硫化钨纳米片垂直生长于碳镀层/碳纳米管复合薄膜上，制得二硫化钨/碳镀层/碳纳米管复合薄膜，优选的，所述惰性保护气体的流量为100～500sccm。

8.由权利要求1-7中任一项所述方法制得的二硫化钨-碳复合材料，其包括作为柔性碳基底的碳镀层/碳纳米管复合薄膜，以及垂直生长于柔性碳基底上的二硫化钨纳米片。

9.根据权利要求8所述的二硫化钨-碳复合材料，其特征在于：所述二硫化钨-碳复合材料中二硫化钨纳米片的含量为5～40wt％；和/或，所述二硫化钨-碳复合材料中二硫化钨纳米片的垂直率为10～60％；和/或，所述二硫化钨纳米片的厚度为50～200nm，垂直高度为20～170nm。

10.权利要求7或8所述的二硫化钨-碳复合材料于超级电容器领域中的应用。