二硫化鉬-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及在電極材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、超級(jí)電容器基于其高能量密度、大功率密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)用前景廣闊的儲(chǔ)能器件之一，而高性能電極材料的開發(fā)是推廣這一新型儲(chǔ)能器件的核心所在。二硫化鉬(MoS2)具備類石墨烯結(jié)構(gòu)，其層間有優(yōu)良的儲(chǔ)存電荷的能力，但其導(dǎo)電性能較差，用于電極材料時(shí)需要與其它材料復(fù)合以提升導(dǎo)電性能。將比表面積大，導(dǎo)電性能優(yōu)異的石墨烯與MoS2復(fù)合，既可提供豐富的電子傳輸通道，還可有效抑制MoS2沿c軸的堆垛和團(tuán)聚，應(yīng)用于電極材料可以發(fā)揮兩者協(xié)同效應(yīng)。目前，制

2、備的二硫化鉬/還原氧化石墨烯(MoS2/rGO)納米復(fù)合材料普遍存在MoS2在石墨烯表面團(tuán)聚導(dǎo)致電化學(xué)性能不佳的問題。論文分別采用傳統(tǒng)攪拌法和超重力法原位制備MoS2/rGO納米復(fù)合材料，并將該復(fù)合材料應(yīng)用于儲(chǔ)能器件電極材料，研究制備工藝條件對(duì)MoS2納米粒子的形貌、在rGO上的分散性和MoS2/rGO復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　采用傳統(tǒng)攪拌技術(shù)結(jié)合水熱法，在氧化石墨烯(GO)表面原位生成了MoS2納米

3、片，還原后制備了MoS2/rGO納米復(fù)合材料。研究了制備工藝條件對(duì)MoS2/rGO結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能的影響，確定了適宜的制備工藝條件為:反應(yīng)溫度20℃;反應(yīng)時(shí)間30 min;水熱pH值=4.5;水熱溫度200℃;還原劑種類為L(zhǎng)-半胱氨酸。制備得到的MoS2/rGO納米復(fù)合材料中MoS2呈薄片狀、平均粒徑約為90nm、在rGO表面分散較均勻;MoS2/rGO復(fù)合材料具有較好的電化學(xué)性能，當(dāng)電流密度為0.1 A·g-1時(shí)，比電容為19

4、6 F·g-1。
　　采用超重力技術(shù)結(jié)合水熱法制備得到了電化學(xué)性能良好的MoS2/rGO納米復(fù)合材料。研究了制備工藝條件對(duì)MoS2/rGO結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能的影響，確定了適宜的制備工藝條件為:轉(zhuǎn)速1500r·min-1; RPB反應(yīng)時(shí)間30 min; RPB反應(yīng)溫度20℃;鹽酸濃度0.57 mol·L-1;進(jìn)料速率2 ml·min-1;原料GO需要充分氧化。制備得到的MoS2/rGO納米復(fù)合材料中MoS2呈薄片狀、平均粒徑為

5、85 nm，MoS2在rGO表面分布均勻，納米片間相互交錯(cuò)形成空間交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了離子的富集和儲(chǔ)存，提高了納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能。與傳統(tǒng)攪拌法相比，采用超重力法制備MoS2/rGO納米復(fù)合材料，反應(yīng)更完全，副反應(yīng)少，產(chǎn)物純度高;超重力法制備的MoS2/rGO材料具有更好的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性，在電流密度0.1 A·g-1下，納米復(fù)合材料的比電容達(dá)到了257.8 F·g-1，在連續(xù)充放電500次后可保持起始值的65％，優(yōu)于傳統(tǒng)攪拌