本发明专利技术公开了一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料及其制备方法。所述材料呈三明治状MoS2纳米片结构，由磷和碳掺入二硫化钼层间形成。本发明专利技术利用有机/无机杂化的原理，实现磷和碳对二硫化钼的掺杂，得到的MoS2纳米片复合材料具有扩大的层间距和提高的导电性，有利于电解质离子快速可逆的嵌入脱出。因此，本发明专利技术制备的铝离子电容器正极材料具有优异的超电容性能，在铝离子电容器领域具有广阔的应用前景。阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料及其制备方法
[0001]本专利技术属于铝离子电容器
，具体涉及一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]水系铝离子电容器与传统有机系超级电容器相比具有更高的安全性、离子电导率，同时由于铝的储量丰富，使得其成为一种很有前途的能量存储器件。但是与锂、钠、锌等离子相比，铝离子携带了三个正电荷，其与金属氧化物正极材料会产生更大的静电吸引力，妨碍电解质离子的嵌入脱出。而由于铝离子和硫离子之间的离子键相对较弱，因此过渡金属硫化物用做水系铝离子电容器正极时将具有更好的电荷存储能力。
[0003]MoS2作为一种典型的过渡金属硫化物，具有类石墨的层状结构，当用作铝离子电容器正极材料时，MoS2可以通过其片层与电解液界面处的双电层电容、电解质离子在其片层间可逆的嵌入脱出和Mo
4+
的氧化还原反应来进行电荷存储。但是由于MoS2相邻片层间导电性差，充放电过程中铝离子向MoS2内部扩散深度有限，影响了其电容的有效利用。
技术实现思路
[0004]为了克服现有MoS2电极材料用作铝离子电容器正极时导电性差，且充放电过程中离子扩散深度有限的缺陷，本专利技术的首要目的在于提供一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料的制备方法。
[0005]本专利技术首先合成一种P
‑
MoS2/PANI中间产物，然后将PANI碳化，得到一种呈三明治状磷和碳共掺杂的MoS2纳米片材料。所述磷和碳共掺杂的MoS2纳米片呈现扩大且无序的片层堆积，在X射线衍射分析中显示MoS2的(002)面特征峰明显宽化、弱化，且向低角度方向发生偏移。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述方法制得的一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料。
[0007]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)在水中，将四水合钼酸铵、苯胺和赤磷混合均匀，然后将体系pH调为4～5，45～55℃保温反应2～5h，得到P/Mo3O
10
(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体；
[0010](2)将P/Mo3O
10
(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体和引发剂溶于水中，调节pH为1.5～2.5，前驱体发生反应，得到中间产物P/MoOx/PANI；
[0011](3)将中间产物P/MoOx/PANI和硫脲分散于水中，200℃水热反应24～48h，得到P
‑
MoS2/PANI；
[0012](4)将P
‑
MoS2/PANI煅烧，得到磷掺杂二硫化钼
‑
碳复合材料。
[0013]优选地，步骤(1)中，先将四水合钼酸铵溶于水中，再加入苯胺和赤磷水分散液，其
中赤磷水分散液为由赤磷加入水中经超声分散所得的上清液。
[0014]更优选地，所述赤磷水分散液为由0.1～1.32g赤磷加入60ml水中经超声分散20～40min所得的上清液。
[0015]更优选地，所述将四水合钼酸铵溶于水中，此处水与四水合钼酸铵的比例为60ml：1.65～7.44g。
[0016]优选地，步骤(1)所述四水合钼酸铵、苯胺和赤磷的质量比为1.65～7.44：1.75～10.02：0.1～1.32。
[0017]优选地，步骤(2)中，将P/Mo3O
10
(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体和引发剂分别溶于水中，再将引发剂溶液加入到前驱体溶液中，其中引发剂溶液的浓度为2.4g/60ml，前驱体溶液的浓度为1.35g/100ml。
[0018]优选地，步骤(2)所述P/Mo3O
10
(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体和引发剂的质量比为1.35：2.4。
[0019]优选地，步骤(2)所述引发剂为过硫酸钾。
[0020]优选地，步骤(2)所述调节pH至1.5～2.5所用的调节剂为1mol/L HCl溶液。
[0021]优选地，步骤(2)所述反应的温度为室温，时间为3～12h。所述反应指前驱体中的苯胺发生聚合反应。
[0022]优选地，步骤(3)所述中间产物P/MoOx/PANI和硫脲的质量比为1：1。
[0023]优选地，步骤(3)所述中间产物P/MoOx/PANI的质量和水的体积比为0.5g：30ml。
[0024]优选地，步骤(4)所述煅烧的温度为400～700℃，时间为0.5～5h。
[0025]优选地，步骤(4)所述煅烧在氮气或氩气氛围中进行。
[0026]本专利技术提供上述方法制得的一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料。
[0027]本专利技术利用有机/无机杂化的原理，实现磷和碳对二硫化钼的掺杂，得到的MoS2纳米片复合材料具有扩大的层间距和提高的导电性，有利于电解质离子快速可逆的嵌入脱出。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0029](1)本专利技术所使用的原材料成本低廉，环境友好，均为易获得的商业化的普通材料。
[0030](2)本专利技术的合成方法简单、高效、安全，且技术难度低，容易实现工业化生产。
[0031](3)本专利技术所得电极材料中，磷掺入二硫化钼的层间扩大二硫化钼的层间距，有利于电解质离子的嵌入脱出，增强了二硫化钼基电极材料的储铝能力。
[0032](4)本专利技术所得电极材料中，碳嵌入二硫化钼层间起到了稳定磷掺杂二硫化钼结构的作用，同时还可以提高MoS2的层间导电性。
[0033](5)本专利技术所得的复合材料为铝离子电容器正极材料，具有较好的电容特性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1、2和3制备的P
‑
MoS2/C复合材料的XRD图，图中的方案一、二、三分别对应实施例1、2、3。
[0035]图2为本专利技术实施例2制备的P
‑
MoS2/C复合材料在2A/g电流密度下的充放电曲线，图中的方案一、二、三分别对应实施例1、2、3。
[0036]图3为本专利技术实施例2制备的P
‑
MoS2/C复合材料在5A/g电流密度下的循环稳定性测试曲线。
具体实施方式
[0037]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0038]本专利技术实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0039]实施例1
[0040](1)第一步反应：
[0041]取1.32g的赤磷分散于60ml去离子水中，超声30min取上清液。然后，将7.44g四水合钼酸铵溶于60ml去离子水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在水中，将四水合钼酸铵、苯胺和赤磷混合均匀，然后将体系pH调为4～5，45～55℃保温反应2～5h，得到P/Mo3O
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(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体；(2)将P/Mo3O
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(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体和引发剂溶于水中，调节pH为1.5～2.5，前驱体发生反应，得到中间产物P/MoOx/PANI；(3)将中间产物P/MoOx/PANI和硫脲分散于水中，200℃水热反应24～48h，得到P
‑
MoS2/PANI；(4)将P
‑
MoS2/PANI煅烧，得到磷掺杂二硫化钼
‑
碳复合材料。2.根据权利要求1所述一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述煅烧的温度为400～700℃，时间为0.5～5h。3.根据权利要求1所述一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离子电容器正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述四水合钼酸铵、苯胺和赤磷的质量比为1.65～7.44：1.75～10.02：0.1～1.32；步骤(2)所述P/Mo3O
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(C6H5NH3)2·
4H2O前驱体和引发剂的质量比为1.35：2.4；步骤(3)所述中间产物P/MoOx/PANI和硫脲的质量比为1：1。4.根据权利要求1所述一种磷与碳共掺杂二硫化钼铝离...
【专利技术属性】
技术研发人员：朝洁，刘纳，陈万莉，赵莉丽，祝闻，李洁，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：
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