復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明復(fù)合材料制備技術(shù)和電化學(xué)交叉領(lǐng)域，具體涉及一種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在過渡金屬的硫化物中，由于其具有獨(dú)特的物理和化學(xué)的性質(zhì)，因而在催化、電化學(xué)和氣體傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，從而引起了人們極高的興趣。導(dǎo)電高分子由于其高能量密度、低成本、易于合成、良好的熱穩(wěn)定性以及環(huán)境友好等特點(diǎn)，也是研究的熱點(diǎn)。但是過渡金屬硫化物與導(dǎo)電高分子的復(fù)合材料卻很少有被報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明利用液相合成法制備得到PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料。其制備工藝簡單、成本低廉，且具有超長的一維形貌結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)越。
[0004]本發(fā)明還提供了 PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料作為超級電容器電極材料的應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料，所述復(fù)合材料由吡咯單體在鹽酸溶液或者硫代硫酸鈉溶液中在泡沫鎳的表面發(fā)生聚合，在泡沫鎳表面形成一層聚吡咯，再將其與Mo03、硫脲組成的水溶液進(jìn)行化學(xué)液相沉積反應(yīng)制得。
[0007]本發(fā)明還公開了一種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0008](a)清洗泡沫鎳；
[0009](b)清洗后的泡沫鎳與吡咯在反應(yīng)液中攪拌反應(yīng)，清洗，干燥，得到表面復(fù)合有聚吡咯的泡沫鎳；
[0010](c)將表面復(fù)合有聚吡咯的泡沫鎳、Mo03、硫脲在水溶液中反應(yīng)，清洗，干燥，即可制得PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料。
[0011]所述步驟(b)中的反應(yīng)時(shí)間為8?16小時(shí)。
[0012]所述步驟(b)中的反應(yīng)液為PH小于7的鹽酸溶液或濃度為1.6?1.7g/L的硫代硫酸鈉溶液。
[0013]所述步驟(b)中，卩比略的質(zhì)量濃度為10?20mg/ml，泡沫鎳的上表面積與反應(yīng)液的體積之比為6cm2: (25?90) ml ο
[0014]所述步驟(c)中的反應(yīng)溫度為155-170°C，時(shí)間為10_12h ;優(yōu)選為反應(yīng)溫度為160。。，時(shí)間 11.5ho
[0015]所述步驟(c)中，Mo03、硫脲的質(zhì)量濃度分別為1.0?1.5mg/mL、2.0?2.5mg/mL ；泡沫鎳的上表面積與水溶液的體積之比為6cm2: (25?40)ml ;優(yōu)選為，Mo03、硫脲的質(zhì)量濃度分別為1.3?1.5mg/mL、2.0?2.2mg/mL ;泡沫鎳的上表面積與水溶液的體積之比為6cm2: 30ml。
[0016]所述PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料為線型納米結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明還提供了由所述制備方法制備得到的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料作為超級電容器電極材料的應(yīng)用。PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料具備比電容大、循環(huán)穩(wěn)定性好的性能，可用作超級電容器的電極材料。
[0018]本發(fā)明通過在鹽酸溶液或者硫代硫酸鈉溶液中，吡咯單體在泡沫鎳的表面發(fā)生聚合，在清洗干凈的泡沫鎳表面形成一層聚吡咯，再將其與Mo03、硫脲在水溶液進(jìn)行化學(xué)液相沉積反應(yīng)，從而得到線狀的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料。
[0019]本發(fā)明公開的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，是一種操作簡單、成本低廉、條件溫和、綠色環(huán)保的的化學(xué)液相沉積法。在反應(yīng)過程中無需加入任何穩(wěn)定劑、模板劑或表面活性劑，產(chǎn)物的后處理方便，易于對材料的尺寸和形貌進(jìn)行調(diào)控，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0020]本發(fā)明公開的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法制得的PPy/MoS 2/Ni3S2復(fù)合材料是性能優(yōu)異的超級電容器的電極材料，在lA/g電流密度下，PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的比電容可達(dá)到2213.2F/g ;經(jīng)過3000次循環(huán)充放電后，PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的電容仍與初始電容相同，說明PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料具有良好的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0021]圖1為實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0022]圖2為實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的透射電鏡(TEM)圖；
[0023]圖3為實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的X-射線能譜(EDX)圖；
[0024]圖4為實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的X-射線光電子能譜(XPS)圖；
[0025]圖5為實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的X-射線衍射譜(XRD)圖；
[0026]圖6是實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料在充放電前和100圈循環(huán)后的交流阻抗曲線；
[0027]圖7是實(shí)施1制備的的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的循環(huán)伏安曲線；
[0028]圖8為實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料在不同電流密度下的恒流充放電曲線；
[0029]圖9是實(shí)施1制備的PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料在電流密度為4A/g時(shí)循環(huán)-比電容曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明所用的泡沫鎳、吡咯、Mo03、硫脲均可從市場上的銷售廠家直接購買得到。
[0031]實(shí)施例1
[0032]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0033](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗15min ;
[0034](b)將清洗后的泡沫鎳放置于250mL燒杯中，加入PH為3的鹽酸溶液90ml，攪拌加入lmL吡咯，持續(xù)攪拌12h，反應(yīng)完成后分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，聚吡咯復(fù)合材料一；
[0035](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 40mg，硫脲60mg，30mL去離子水?dāng)嚢?5min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)12h。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0036]實(shí)施例2
[0037]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0038](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗lOmin ;
[0039](b)將清洗后的泡沫鎳放置于100mL燒杯中，加入PH為4的鹽酸溶液65ml，攪拌加入lmL吡咯，持續(xù)攪拌14h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，得復(fù)合材料一。
[0040](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 43mg，硫脲65mg，30mL去離子水?dāng)嚢?5min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)11.5h。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0041]實(shí)施例3
[0042]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0043](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗lOmin ;
[0044](b)將清洗后的泡沫鎳放置于250mL燒杯中，加入PH為5的鹽酸溶液50ml，攪拌加入lmL吡咯，持續(xù)攪拌13h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，得復(fù)合材料一。
[0045](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 38.5mg，硫脲62mg，30mL去離子水?dāng)嚢?0min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)12h。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0046]實(shí)施例4
[0047]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0048](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗lOmin ;
[0049](b)將清洗后的泡沫鎳放置于100mL燒杯中，加入PH為1.5的鹽酸溶液30ml，攪拌加入0.6mL吡咯，持續(xù)攪拌8h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，得復(fù)合材料一。
[0050](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 40mg，硫脲66mg，30mL去離子水?dāng)嚢?0min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)10h。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0051]實(shí)施例5
[0052]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0053](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗15min ;
[0054](b)將清洗后的泡沫鎳放置于200mL燒杯中，加入PH為6.5的鹽酸溶液85ml，攪拌加入0.85mL吡咯，持續(xù)攪拌16h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，
得復(fù)合材料一。
[0055](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 42mg，硫脲61mg，30mL去離子水?dāng)嚢?0min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)llh。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0056]實(shí)施例6
[0057]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0058](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗15min ;
[0059](b)將清洗后的泡沫鎳放置于100mL燒杯中，加入PH為2.5的鹽酸溶液40ml，攪拌加入0.8mL吡咯，持續(xù)攪拌10h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，得復(fù)合材料一。
[0060](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 42mg，硫脲61mg，30mL去離子水?dāng)嚢?0min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)llh。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0061]實(shí)施例7
[0062]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0063](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗15min ;
[0064](b)將清洗后的泡沫鎳放置于100mL燒杯中，加入PH為0..5的鹽酸溶液20ml，攪拌加入0.2mL吡咯，持續(xù)攪拌8h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，得復(fù)合材料一。
[0065](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 39mg，硫脲62.5mg，30mL去離子水?dāng)嚢?0min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在160°C下反應(yīng)llh。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0066]實(shí)施例8
[0067]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0068](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗15min ;
[0069](b)將清洗后的泡沫鎳放置于250mL燒杯中，加入PH為3的鹽酸溶液90ml，攪拌加入lmL吡咯，持續(xù)攪拌12h，反應(yīng)完成后分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，聚吡咯復(fù)合材料一；
[0070](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 25mg，硫脲50mg，25mL去離子水?dāng)嚢?5min后，加入步驟(b)制得的復(fù)合材料一，在155°C下反應(yīng)12h。冷卻取出后分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，60°C烘干。
[0071]實(shí)施例9
[0072]—種PPy/MoS2/Ni3S2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0073](a)將泡沫鎳(2X3cm)先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗lOmin ;
[0074](b)將清洗后的泡沫鎳放置于100mL燒杯中，加入PH為4的鹽酸溶液65ml，攪拌加入lmL吡咯，持續(xù)攪拌14h，取出鎳片分別用去離子水和無水乙醇沖洗，60°C烘干，得復(fù)合材料一。
[0075](c)在反應(yīng)爸中依次加入Mo03 52.5mg，硫脲80.5mg，35