[发明专利]基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器

摘要

本发明涉及基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器，具体包括正极、负极、隔膜和电解液。正极材料为采用溶剂热方法制备的过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯（过渡金属硫化物/N‑rGO），负极材料为水热方法制备的三氧化二铁/石墨烯（Fe2O3/rGO），电解液为氢氧化钾溶液。将正极、负极、电解质和隔膜组装成非对称超级电容器。本发明制备工艺简单，操作方便，降低了制备非对称超级电容器的复杂性，适合大规模生产，所制备的非对称超级电容器具有优异的能量密度和功率密度，有很好的应用前景。

主权项

基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器，其特征在于：所述的电容器采用过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯为正极材料，三氧化二铁/石墨烯为负极材料，具体制备步骤如下：正极材料过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯的制备采用溶剂热方法，按照10‑15:12:1的质量比，将过渡金属盐、L‑半胱氨酸和氧化石墨烯依次加入到N‑N二甲基甲酰胺（DMF）中，形成混合溶液后转移至反应釜中；在180‑220 ℃反应12‑36h，其后通过离心分离收集的产物分别用无水乙醇和去离子水清洗2‑3次后，再在80 ℃真空干燥12 h，得到正极材料过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯；所述的过渡金属硫化物是Ni7S6、NiS、CoS或αMnS中的一种；负极材料三氧化二铁/石墨烯的制备采用水热方法，按照10:1:2的质量比，将三氯化铁、氧化石墨烯和尿素溶解分散到水中，形成混合溶液之后转移至反应釜中，在150‑180 ℃反应12‑36h，其后通过离心分离收集的产物分别用无水乙醇和去离子水洗涤，再在60℃真空干燥12 h，得到负极材料三氧化二铁/石墨烯；电极的制备将上述正极材料或负极材料分别与导电炭黑、粘接剂按比例混合均匀，再加入N‑甲基吡咯烷酮形成浆料后均匀涂敷在干净的泡沫镍上，其后转入干燥箱中，在60℃下烘干12h，得到正极或负极；所述的正极材料或负极材料、导电炭黑和粘接剂的质量比为8:1:1；制备电容器以浓度为1~6mol/L的氢氧化钾溶液作为电解液，将正极、负极和隔膜组装成基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器。