本发明专利技术公开了一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料及其制备方法和在双电层超级电容器中的应用。硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料具有层状微米花结构；所述层状微米花结构由硫氰酸铵插层二硫化钼纳米片组装构成；其制备方法是将钼源及硫脲在水介质中进行水热反应，即得。该方法工艺简单、成本低、条件温和、所需设备简单、对环境友好，可以实现大规模生产。将硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料用于双电层超级电容器中，其具有优异的电容性能和循环稳定性，可以广泛应用在可穿戴电化学储能或柔性电子产品等领域。子产品等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种电极材料，尤其涉及一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料，还涉及其制备方法和硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料在超级电容器中的应用，属于超级电容器电极材料制备
技术介绍
[0002]超级电容器以其高能量密度、高功率密度、长寿命、对环境友善等优点而备受关注，在太阳能充电器、报警装置、家用电器、微机的备用电源、飞机的点火装置等航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景，已成为世界各国研究的热点。在超级电容器的研究与开发过程中，高比表面积的碳材料是超级电容器理想的电极材料，如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管和碳纤维等。尽管碳材料超级电容器已经初步的商业化应用，但是由于其容量比较小，应用程度也在一定程度上受到较大的限制，需要寻找新的大容量的、稳定可靠的超级电容器电极材料。
[0003]TMDs因其具有类石墨烯的层状结构，较短的离子和电子传输距离，因而引起了研究人员的巨大兴趣。二硫化钼作为一种典型的过渡金属硫族化合物，具有类石墨烯结构。层内Mo与S原子之间构成共价键，结构非常稳定。二硫化钼独特的物理化学性质，已经广泛的应用于电化学储能，并展现了极好的性能，因而有可能作为超级电容器的理想电极候选材料。当前二硫化钼材料的研究核心，是对其进行002晶面的有效插层。具体而言，在超级电容器领域，通过层间002晶面内插入小分子扩大层间距可以降低层间离子的扩散势垒，从而来提高电子和离子的传导速率，进而充分利用层内活性位点，实现高功率，高能量存储。由于MoS2层之间的范德华相互作用弱，所以可以通过嵌入或捕获异物来实现层间膨胀。MoS2插层化合物的合成方法主要有“自上而下的方法”和“自下而上的方法”，这当中“自下而上的方法”由于可以在生长MoS2的同时插入外来客体而具有更大的优势。如中国专利CN101024516B公开了一种先通过正丁基锂对二硫化钼进行插层，得到锂插层二硫化钼，然后采用水剥层制备了二硫化钼悬浮液，并在氯化铵溶液中插层制备了(NH4
+
)
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MoS2插层化合物。文献[Nano Lett.2015,15,2194
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2202]和[Nano Energy,2015,15:453
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461.]报道了一种将二硫化钼浸泡在正丁基锂形成锂化二硫化钼，再将锂化二硫化钼加入去离子水中形成单层二硫化钼悬浮液，之后向悬浮液中加入PEO得到PEO插层二硫化钼复合材料。文献[Nano Energy,2016,22:2211
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2855.]报道了一种在制样时加入辛胺，再将得到的产物进行退火处理形成一种二硫化钼层间碳插层复合材料。现有的这些插层手段大都是多步、需要插层中间体或需要其他客体充当插层剂。因此，发展新的、温和的、简单的一步插层化合物仍有待于进一步开发。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中二硫化钼微米花材料作为超级电容器电极材料存在容量低等不足，本专利技术的第一个目的是提供一种比表面积大、电化学活性高及稳定性好的硫氰酸铵插
层二硫化钼微米花材料。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的制备方法，该制备方法简单、成本低、合成温度低，不需要大型设备和苛刻的反应条件，可以实现大规模生产。
[0006]本专利技术的第三个目的是在于提供一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的应用，将其作为超级电容器电极材料使用，表现出优异的电容性能和循环稳定性，在1mol/L Na2SO4电解液中以1A/g的充放电速度可以达到170F/g的高比容量，在2A/g下3000次循环后仍然有着69.82％的容量保持率，可以广泛应用在可穿戴电化学储能或柔性电子产品等领域。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料，其具有层状微米花结构；所述层状微米花结构由硫氰酸铵插层二硫化钼纳米片组装构成。
[0008]本专利技术的硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料具有特殊的花状结构，由纳米片状的硫氰酸铵插层二硫化钼自组装形成微米级大小的花状结构，其比表面积大，暴露的活性位点多，具有更好的超电性能。特别是硫氰酸铵插层后，可以减小微米花的直径，增大其比表面积，调控二硫化钼的电子结构，扩大二硫化钼层状结构的层间距，增加其活性位点数目，显著提高其超级电容器性能。
[0009]作为一个优选的方案，所述层状微米花结构中硫氰酸铵插层二硫化钼纳米片之间的层间距为
[0010]作为一个优选的方案，所述层状微米花结构的直径为0.1～5微米。
[0011]本专利技术还提供了一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的制备方法，该方法是将钼源及硫脲在水介质中进行水热反应，即得。
[0012]作为一个优选的方案，钼源与硫脲的比例以钼源中的钼原子与硫脲中的硫原子摩尔比为1:(2～15)计量。硫脲一方面作为硫源，为二硫化钼提供合成原料，另一方面硫脲作为插层剂，在水热反应过程中硫脲转化成同分异构产物硫氰酸铵为插层客体，插入到水热反应生成的二硫化钼层间，扩大二硫化钼层间距，改善其电化学性能。从二硫化钼纳米片的层间距打开效果来看，随着钼源与硫脲的钼硫摩尔比从1:2逐渐增大到1:15，硫氰酸铵插层量从小到多，从1:5的部分插层到1:10之后的完全打开。从超级电容器性能上看，随着钼源与硫脲的钼硫摩尔比从1:2逐渐增大到1:15，硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的性能随着层间打开大幅增加；当层间距完全打开后继续增大比例后，层间插入硫氰酸铵量过多阻塞了离子传输的通道使其电化学性能出现下降的趋势。因此，钼源与硫脲的比例以钼源中的钼原子与硫脲中的硫原子摩尔比进一步优选为1:(5～10)计量。
[0013]作为一个优选的方案，所述钼源为常见的水溶性钼酸盐，具体包括钼酸铵、钼酸钠及钼酸钾中至少一种。
[0014]作为一个优选的方案，所述水热反应的条件为：温度为200～240℃，时间为12～26h。最优选的水热反应温度为210～230℃；优选的水热反应时间为23～25h。
[0015]作为一个优选的方案，所述钼源在水介质中的浓度为0.1～0.5mol/L。大量研究表明如果钼源的浓度较低，难以生成硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料。
[0016]本专利技术还提供了硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的应用，其特征在于：作为双电层超级电容器电极材料应用。
[0017]本专利技术提供的一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料具体制备方法如下：
[0018](1)：将钼源和硫脲按钼与硫的摩尔比为1：(2～15)加入去离子水中充分搅拌溶解，得到混合均匀透明溶液；其中，钼源在水中的浓度为0.1～0.5mol/L；
[0019](2)：将上述混合均匀透明溶液转移至高压反应釜内，进行水热反应，水热反应温度为210～230℃，反应时间为23～25h，之后自然冷却到室温得到悬浮产物。
[0020](3)：离心悬浮液后收集产品，依次用无水乙醇和去离子水交本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料，其特征在于：具有层状微米花结构；所述层状微米花结构由硫氰酸铵插层二硫化钼纳米片组装构成。2.根据权利要求1所述的一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料，其特征在于：所述层状微米花结构中硫氰酸铵插层二硫化钼纳米片之间的层间距为3.根据权利要求1所述的一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料，其特征在于：所述层状微米花结构的直径为0.1～5微米。4.权利要求1～3任一项所述的一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的制备方法，其特征在于：将钼源及硫脲在水介质中进行水热反应，即得。5.根据权利要求4所述的一种硫氰酸铵插层二硫化钼微米花材料的制备方法，其特征在于：钼源与硫脲的比例以钼源...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑学军，王经纬，何文远，陈隆源，王银民，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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