【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种黑磷/硫化铼复合材料及其制备方法和在3d打印微型电容器中的应用，属于过渡金属硫化物-二维片层材料。
技术介绍
1、柔性可穿戴设备广泛应用在电子皮肤、微型医疗设备、人体运动监测等各个领域，它的爆发式发展催生了人们对于微型、柔性储能设备的探索。通过将微型超级电容器集成到可穿戴设备中，利用其卓越的功率密度来获得稳定的能量输出是一条可行的方案。然而，电容器的电极材料在循环过程中通常会遇到表面电荷积累有限和微纳结构不稳定等问题，严重影响了其电化学性能。因此，开发具有高导电性和优异结构稳定性的电极材料至关重要。
2、过渡金属硫化物由于其独特的二维形貌，可以提供丰富的氧化还原活性位点，以及快速的离子渗透通道，在电极材料中具有巨大的应用潜力。硫化铼作为新兴的过渡金属硫化物，具有典型的层状结构和优异的氧化还原活性。然而，未经修饰的硫化铼导电性较差，直接导致储能过程中电子转移能力差、容量低等特点，严重影响了电化学性能。
3、基于此，解决上述缺陷的方案在于通过建立由共价键诱导的强耦合界面来创建可控且稳定的硫化铼基的纳米复合材料。这种方法确保在整个电化学循环过程中保持强耦合连接和结构完整性。此外，两相界面的强相互作用可以触发电子重新排布，产生丰富的活性位点，从而有效吸附电解质离子，解决离子扩散通道受限和结构稳定性差等问题。
4、如中国专利cn111354935a公开的富缺陷硫化铼/氮掺杂生物质基碳纤维复合材料及其制备方法，是将富缺陷硫化铼纳米片生长在氮掺杂生物质基碳纤维的表面，虽然氮掺杂生物质基碳纤
5、因此，界面耦合效应的定向设计，以及界面键在电化学过程中的作用，亟待探索。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供了一种黑磷/硫化铼复合材料及其制备方法和在3d打印微型电容器中的应用；黑磷纳米片具有较弱的层间范德华相互作用，可以提供理想的活性位点，作为均匀锚定过渡金属硫化物纳米片的基底，并提供更多电荷传输的途径、缓解循环过程中的应力，进而能够提升电极材料的综合电化学储能性能。
2、该方法是通过在黑磷表面外延生长硫化铼纳米片，黑磷纳米片含有丰富的未饱和配位的磷原子，对于铼原子具有很强的亲和力，容易形成化学键连接，强大的界面耦合可以有效地加强黑磷纳米片和硫化铼之间的相互作用。因此本申请制备具有强界面耦合关系的黑磷/硫化铼复合材料，成功调控了过渡金属硫化物基复合材料界面处的电子排布，有效提升了3d打印微型电容器的储能性能；并且制备工艺简单、成本低廉。
3、本专利技术的第一个目的是提供一种黑磷/硫化铼复合材料，所述黑磷/硫化铼复合材料是通过在黑磷纳米片上原位生长硫化铼，得到黑磷/硫化铼复合材料。
4、本专利技术的第二个目的是提供一种由上述所述的黑磷/硫化铼复合材料制备方法，所述方法包括如下步骤：
5、(1)将块体黑磷通过超声剥离形成黑磷纳米片；
6、(2)将高铼酸铵、硫脲、盐酸羟胺分散于水中，搅拌均匀，加入步骤(1)制备的黑磷纳米片，得到混合溶液；然后再将混合溶液转移至水热釜中加热进行水热反应，反应结束后冷却至室温，将产物洗涤，干燥，煅烧，得到黑磷/硫化铼复合材料。
7、在一种实施方式中，步骤(1)所述块体黑磷分散超声剥离形成黑磷纳米片的具体制备过程如下：
8、将块体黑磷分散到丙酮中，惰性气体排气泡并超声处理，得到悬浮液；之后将得到的悬浮液离心，取上清液再离心，收集沉淀物，经干燥后获得黑磷纳米片。
9、在一种实施方式中，所述惰性气体为氮气、氩气中的任一种。
10、在一种实施方式中，所述超声处理功率为200w～400w。
11、在一种实施方式中，所述离心的条件为：2000～5000rpm，时间为3～5min。
12、在一种实施方式中，所述再离心的条件为：10000～15000rpm，时间为20～30min。
13、在一种实施方式中，所述干燥条件为：温度为50℃～70℃，时间为8～12h。
14、在一种实施方式中，步骤(2)所述高铼酸铵、硫脲、盐酸羟胺的摩尔比为(1-3):(1-3):(1-3)，其中黑磷纳米片质量为10～50mg。
15、在一种实施方式中，所述高铼酸铵、硫脲、盐酸羟胺的摩尔比为1:2.1:2.1，其中黑磷纳米片质量为30mg。
16、在一种实施方式中，步骤(2)所述水热反应温度为180-240℃，反应时间为12-72h；优选为水热反应温度为220℃，反应时间为24h。
17、在一种实施方式中，步骤(2)所述洗涤是采用乙醇和水进行洗涤。
18、在一种实施方式中，步骤(2)所述干燥为真空干燥，温度为40～60℃，时间为10～20h。
19、在一种实施方式中，步骤(2)所述煅烧温度为200-600℃，时间为1-3h；进一步优选为温度为500℃，时间为2h。
20、本专利技术的第三个目的是提供一种由上述所述的黑磷/硫化铼复合材料在3d打印微型超级电容器中的应用。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术所制备的复合材料，避免了硫化铼合成过程中的团聚问题，具有比表面积大、导电性好、易分散等优点。其中，黑磷和硫化铼两相交界处的异质界面提供了充足的活性吸附位点，并通过界面耦合作用加速了电化学反应动力学；其次，硫化铼纳米片负载在黑磷表面形成了独特的三维多级结构，这种立体的骨架结构为离子和电子的高效运输提供了更多的路径。上述优点为实现优异的电化学性能奠定了基础。
23、1、硫化铼有效生长在黑磷片层上，形成了内部互联的立体框架结构，极大地增加了活性材料的比表面积，暴露了更多的活性位点，有效提升了与电解液的接触面积。
24、2、黑磷纳米片与硫化铼之间的强耦合界面提供了丰富的吸附位点，加速了反应动力学，从而提高了3d打印微型电容器的储能性能。基于以上设计策略，所设计的复合材料在超级电容器领域有良好的应用前景。
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1.一种黑磷/硫化铼复合材料，其特征在于，所述黑磷/硫化铼复合材料是通过在黑磷纳米片上原位生长硫化铼，得到黑磷/硫化铼复合材料。
2.一种权利要求1所述的黑磷/硫化铼复合材料制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述块体黑磷超声剥离形成黑磷纳米片的具体制备过程如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述离心的条件为：2000～5000rpm，时间为3～5min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述再离心的条件为：10000～15000rpm，时间为20～30min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干燥条件为：温度为50℃～70℃，时间为8～12h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述高铼酸铵、硫脲、盐酸羟胺的摩尔比为(1-3):(1-3):(1-3)，其中黑磷纳米片质量为10～50mg。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应温度
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧温度为200-600℃，时间为1-3h。
10.权利要求1所述的黑磷/硫化铼复合材料在3D打印微型超级电容器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种黑磷/硫化铼复合材料，其特征在于，所述黑磷/硫化铼复合材料是通过在黑磷纳米片上原位生长硫化铼，得到黑磷/硫化铼复合材料。
2.一种权利要求1所述的黑磷/硫化铼复合材料制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述块体黑磷超声剥离形成黑磷纳米片的具体制备过程如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述离心的条件为：2000～5000rpm，时间为3～5min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述再离心的条件为：10000～15000rpm，时间为20～30min。
6.根据权利要求3所述...
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