[发明专利]一种二硫化钼/石墨烯空心复合微球及其制备方法

摘要

本发明涉及一种具有层次性多孔空心微球状结构的二硫化钼/石墨烯复合材料及其合成方法，属于微纳米复合材料制备与合成的技术领域。首先制备二氧化硅微球；然后在其表面组装一层阳离子聚电解质使之正电化；接下来在正电化的二氧化硅微球表面组装一层氧化石墨烯得到二氧化硅/氧化石墨烯复合微球；然后采用水热法在其表面沉积、生长二硫化钼纳米片并同时将包覆的氧化石墨烯还原成石墨烯进而得到二氧化硅/石墨烯/二硫化钼复合微球；最后，通过水热法用过量氢氟酸将其中的二氧化硅内核去除从而合成出二硫化钼/石墨烯空心复合微球。该复合材料作为超级电容器电极材料使用时具有大的比电容和优异的循环充放电稳定性，展示出了广阔的应用前景。

主权项

一种具有层次性多孔空心微球状结构的二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，合成步骤如下：(1) 采用Stöber法制备尺寸可控、大小均匀、表面带负电性的二氧化硅微球；(2)通过静电作用在带负电的二氧化硅微球表面组装一层阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵，从而使之正电化；(3)借助超声辅助的界面自组装手段将小尺寸氧化石墨烯片包覆于正电化的二氧化硅微球表面；即在不间断的强力超声下使表面带有负电的小尺寸氧化石墨烯片通过静电作用自组装于表面正电化的二氧化硅微球表面，从而得到二氧化硅/氧化石墨烯复合微球；(4) 将二氧化硅/氧化石墨烯复合微球超声分散于水中，在超声下将含有钼酸钠和硫脲的水溶液逐滴加入分散液中，再加入氢氟酸形成均匀反应体系；(5) 将反应混合物转移至反应釜中，于200 oC下水热反应24 h生成中间产物二氧化硅/石墨烯/二硫化钼复合微球，然后自然冷却；在此过程中钼酸钠与硫脲在氟化氢催化下反应生成二硫化钼纳米片并沉积、生长于基底微球表面，与此同时，包覆在基底微球表面的氧化石墨烯被水热还原成石墨烯，进而生成中间产物二氧化硅/石墨烯/二硫化钼复合微球；(6) 将中间产物二氧化硅/石墨烯/二硫化钼复合微球离心分离并水洗若干次后再次超声分散于水中，之后加入过量氢氟酸，然后将所得反应混合物再次转移至反应釜中并于180 oC下水热反应12 h后自然冷却，在此过程中氟化氢与二氧化硅内核充分反应使之溶解去除，最后，将所得沉淀物离心分离，并用乙醇洗涤若干次后真空干燥，从而得到最终产物二硫化钼/石墨烯空心复合微球。