[发明专利]铵根插层的NiMo基氧硫化物实心核壳结构在锌离子杂化超级电容器电极材料的应用

说明书

本发明公开了一种实心核壳结构的铵根插层的硫化镍/羟基氧化镍@二硫化钼，其化学式为Ni₃S₂/Ni₃O₂(OH)₄@MoS₂。还公开了其制备方法，该方法采用简单的两步水热合成法，首先以四水合钼酸铵为钼源合成NH₄⁺插层的钼甘油酸酯球模板；接着将模板和泡沫镍基底一起水热硫化，所得的样品即为NH₄⁺插层的实心核壳结构硫化镍/羟基氧化镍@二硫化钼。将此材料作为锌离子杂化超级电容器的电极材料，比常规钼球模板合成的材料有更高的比容量和较好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于新能源材料技术以及超级电容器领域，具体涉及到了自模板合成过渡金属氧硫化物以及它在超级电容器中的应用。

背景技术

超级电容器，作为现有的新型储能器件之一，安全性高，功率密度大，环境友好，成为电池的辅助储能器件之一。然而，较低的能量密度限制了其在大规模储能器件中的应用。超级电容器的能量密度取决于材料的容量和电压区间。基于此，传统的提升电容器能量密度的方法是发展高性能的电池型正极材料，并构建非对称超级电容器器件，从而提升其比容量和电压范围。金属氧/硫/氢氧化物是典型的电池型材料，具有成本低廉，结构稳定性好，比容量高等优点。MoS₂因其层间距较大，导电性较好，是常用的储能电极材料。但单纯MoS₂容易在充放电过程中堆积，活性位点少，因而影响其电化学性能。Ni基硫/氧化物具有比容量高，导电性好的优点，在超级电容器中通常显示较差的循环稳定性。基于此，通过一步或多步反应构建Mo-Ni基材料的异质结构可以充分利用组分间的优势互补，通过多组分的协同作用来提升其储能性能，同时构建稳定的核壳结构是提升材料稳定性的重要策略。

扩展电压范围是提升材料的能量密度的关键。受限于碳基负极材料的低能量密度和低电压区间，常规的非对称超级电容器器件能量密度仍然不尽如人意。Zn板具有较低的电压(-0.763V vs标准氢电极)，较高的理论比容量，稳定性好，价格低廉，将其用于负极构建锌离子杂化电容器能有效提升器件的电压区间，从而提高能量密度，是目前研究的热点。然而常规的超级电容器材料层间距较小，不利于储存水合离子半径较大的锌离子。因此如何提升材料的储锌性能是目前研究的关键。

鉴于以上原因，特提出本发明

发明内容

针对以上的问题，本发明提供了一种铵根NH₄⁺插层的实心核壳结构的电极材料及其制备方法和应用，本发明是采用自模板法辅助水热硫化法，在泡沫镍上原位生长NiMo基氧硫化物电极材料。这种电极材料用于组装高性能的锌离子杂化超级电容器的电极材料，表现出较大的比容量及较高的稳定性。

本发明目的之一是提供一个实心核壳结构的超级电容器的电极材料NH₄⁺插层的硫化镍/羟基氧化镍@二硫化钼，其化学式为Ni₃S₂/Ni₃O₂(OH)₄@MoS₂。

本发明目的之二是提供NH₄⁺插层的Ni₃S₂/Ni₃O₂(OH)₄@MoS₂电极材料的制备方法，所述方法步骤如下：

1、溶剂热法合成NH₄⁺插层的钼甘油酸酯球(N-MoG)

(1)配置四水合钼酸铵的水溶液，将其缓慢滴加到丙三醇和异丙醇的混合溶液中，超声混合均匀。

(2)将步骤(1)的混合溶液转入水热反应釜中，放入烘箱中加热一段时间，然后自然冷却，将产物离心洗涤干燥备用。