CN104362000B - SnS2纳米片制备方法、超薄SnS2纳米片及其应用 - Google Patents
SnS2纳米片制备方法、超薄SnS2纳米片及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及SnS2纳米片制备方法、超薄SnS2纳米片及其应用。本发明的目的在于对二硫化锡纳米片的制备方法进行研究，从而可以大规模地获得不同厚度的超薄二硫化锡纳米片，进而可以将二硫化锡应用于超级电容器制造领域，并获得性能优异的超级电容器。为了实现这一目的，我们公开了一种SnS2纳米片的制备方法，所述制备方法是以油酸体系为基础，将锡源和不同的硫源直接加入油酸体系后，通过控制加入硫源的类型获得不同厚度二硫化锡纳米片的方法，从而在常压和较低的温度下制备得到二硫化锡纳米片。本发明所公开的工艺实施简单，反应温度低，时间短，适合于批量生产，并且所得产品具有优异的在超级电容器领域的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于二硫化锡及其应用领域，特别是涉及二硫化锡纳米材料及其应用领域，更为具体的说是涉及SnS2纳米片制备方法、超薄SnS2纳米片及其应用。
背景技术
SnS2作为一种典型的层状半导体，具有优异的光、电性质，在太阳能电池、气体传感和传统电池中有着重要的应用。
超级电容器以其低成本、快速充电放电过程、环境友好以及循环寿命长、高功率密度有望成为本世纪新型的绿色能源。基于上述优点，近年来人们一直致力于开发高比电容，高比功率和高比能量的超级电容器，应用于不同领域如便携式电子设备、移动通讯、混合动力电动汽车、可再生能源系统等。
但是，二硫化锡在超级电容器领域，特别是纳米级别的二硫化锡在超级电容器领域内的应用目前仍有待发展。
发明内容
本发明的目的在于对二硫化锡纳米片的制备方法进行研究，从而可以大规模地获得不同厚度的超薄二硫化锡纳米片，进而可以将二硫化锡应用于超级电容器制造领域，并获得性能优异的超级电容器。
为了实现这一目的，我们首先公开了一种SnS2纳米片的制备方法，所述制备方法是以油酸体系为基础，将锡源和不同的硫源直接加入油酸体系后，通过控制加入硫源的类型获得不同厚度二硫化锡纳米片的方法。
进一步地，我们细化了SnS2纳米片的制备方法，包括以下步骤：将锡源、硫源和油酸的混合物，以连续缓慢的速度升温至200-250 oC，保温30分钟，停止加热，将产物自然冷却至室温，离心分离，取下部固体，清洗，在真空干燥箱中烘干，得到产品SnS2纳米片；
所述锡源、硫源和油酸的混合物组成为，锡源0.1 mmol~0.3 mmol，硫源0.3 mmol~0.6 mmol，油酸8~15 mL。
本发明所公开的方法采用简单易行的固液相合成法，采用一锅煮的方式，通过选择不同硫源，可分别得到不同厚度的SnS2 纳米片。反应操作简单，反应条件易于控制，原料均为无毒性原料，具有很好的工业化推广前景。
同时我们公开采用本发明所公开的制备方法，通过加入不同硫源获得的不同厚度的二硫化锡纳米片。
并且进一步地，我们特别地公开了采用了以下两种不同的硫源，从而获得两种不同厚度的二硫化锡纳米片产品。
第一种方式是：所述锡源为二氯化锡，所述硫源为硫粉。
以硫粉为硫源获得的二硫化锡纳米片厚度为1~2 nm。
第二种方式是：所述锡源为二氯化锡，所述硫源为半胱氨酸。
以半胱氨酸为硫源获得的二硫化锡纳米片厚度为4~5 nm。
进一步，我们优选所述混合物以4~8 oC/分钟的速度升温至200~250 oC。
更进一步地，我们还优选，将产物自然冷却至室温后，加入乙醇分散沉降，离心分离后，取下部固体，用正庚烷—乙醇（体积比3:1）清洗3~4次，在真空干燥箱中烘干，得到产品SnS2纳米片。
更进一步地，我们还公开了所述的超薄SnS2纳米片在电化学储能领域的应用，特别是其在构建超级电容器中的应用。
基于超薄SnS2纳米片在电化学储能领域的应用，特别是其在构建超级电容器中的应用，我们进一步公开超薄SnS2纳米片作为活性材料用于修饰泡沫镍，经修饰的泡沫镍作为超级电容器的工作电极。
并且，进一步地，我们还公开了具体的修饰方式，所述工作电极的制备方法如下：
（1）泡沫镍（长5 cm，宽1 cm的长条状）用蒸馏水超声15分钟，再用丙酮或乙醇超声35 分钟，过夜烘干，称重；
（2）电极制备：称超薄SnS2纳米片16 mg，乙炔黑5.7 mg，混合研磨30分钟，加2~3mL异丙醇，再滴加3~4滴聚四氟乙烯，再次研磨10 分钟，得到修饰混合物，用滴管向泡沫镍的一面上均匀涂抹1×1 cm2面积的修饰混合物，放入培养皿中，盖上表面皿，过夜烘干，烘干温度小于50 °C，得到经超薄SnS2纳米片修饰的泡沫镍工作电极。
本发明通过固液相化学反应，在常压和较低的温度下制备得到二硫化锡纳米片。本发明所公开的工艺实施简单，反应温度低，时间短，适合于批量生产，并且所得产品具有优异的在超级电容器领域的应用价值。
附图说明
图1为以硫粉和半胱氨酸为硫源合成样品的XRD衍射图。
图2为以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片的SEM图。
图3为以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片的TEM图。
图4为以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片的HRTEM图。
图5为以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片的AFM图。
图6为以半胱氨酸为硫源合成的SnS2纳米片的SEM图。
图7为以半胱氨酸为硫源合成的SnS2纳米片的TEM图。
图8为以半胱氨酸为硫源合成的SnS2纳米片的HRTEM图。
图9是以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片的循环伏安曲线图。
图10是以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片的恒流充放电曲线图。
图11是以半胱氨酸为硫源合成的SnS2纳米片的循环伏安曲线图。
图12是以半胱氨酸为硫源合成的SnS2纳米片的恒流充放电曲线图。
图13是两种不同硫源合成的SnS2纳米片的电流密度—比电容图。
图14是以硫粉为硫源合成的SnS2纳米片功率密度和能量密度Ragone曲线图。
图15是以半胱氨酸为硫源合成的SnS2纳米片功率密度和能量密度Ragone曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步对本发明进行阐述和说明。
实施例1
室温下，在洁净、干燥的100 mL三颈烧瓶中，加入0.25 mmol二氯化锡（ SnCl2）、0.5 mmol 硫粉（S）和10 mL 油酸（OA），超声5 分钟中，得到其悬浊液。用沙浴加热该混合物，以5 oC/分钟的升温速率，使反应物温度从室温上升到200-250 oC，保温30分钟后停止加热，反应结束后，将产物自然冷却至室温，离心分离，用正庚烷、无水乙醇清洗3-4次后，在真空干燥箱中烘干，得到产品SnS2-1，用于后续的分析和表征。
实施例2
室温下，在洁净、干燥的100 mL三颈烧瓶中，加入0.25 mmol 二氯化锡（SnCl2）、0.5 mmol 半胱氨酸和10 mL 油酸（OA），超声5 分钟中，得到其悬浊液。用沙浴加热该混合物，以5 oC/分钟的升温速率，使反应物温度从室温上升到200-250 oC，保温30分钟后停止加热，反应结束后，将产物自然冷却至室温离心分离，用正庚烷、无水乙醇清洗3-4次后，在真空干燥箱中烘干，得到产品SnS2-2，用于后续的分析和表征。
实施例3
将产品SnS2-1和产品SnS2-2分别采用X射线衍射（XRD）检测，结果如图1所示，说明所得的两种产物中均只含有Sn和S两种元素，且产品均为纯六方相SnS2纳米片。
分别对产品SnS2-1和产品SnS2-2进行透射电子显微镜（TEM）、扫描式电子显微镜（SEM）、高分辨率的透射电镜（HRTEM），并对产品SnS2-1进行原子力显微镜（AFM）检测。
产品SnS2-1的相关检测结果如图2~图5中所示，从图2和图3中可以看出SnS2为超薄纳米片，厚度约为1-2 nm。HRTEM图图4（a）部分显示出清晰的晶格条纹，条纹间距约为3.15Å，对应于六方相SnS2 （100）晶面；另外，从样品横截面HRTEM图（图4（b）部分）可以看出，条纹间距约为6.10 Å，对应于六方相SnS2的（001）晶面。通过图5中AFM测试表明，纳米片的厚度为1.3 nm。
产品SnS2-2的相关检测结果如图6~图8中所示，从图6和图7中可以看出样品为厚度4-5 nm片状结构，SnS2-2纳米片约6个原子层厚度，是SnS2-1纳米片厚度的三倍。HRTEM图（图8（a）部分）显示出清晰的晶格条纹，条纹间距约为2.77 Å，对应于六方相SnS2的（011）晶面。另外，从样品横截面HRTEM图（图8（b）部分）可以看出，条纹间距约为6.10 Å，对应于六方相SnS2的（001）晶面。
由此看出，通过本发明所公开的制备方法所得SnS2纳米晶为片状结构，硫源不同，厚度不同。相应的HRTEM图显示出清晰、连续的晶格条纹，表明所得二维SnS2纳米晶结晶很好。
实施例4
在三电极体系中通过循环伏安法和恒流充放电，分别检测实施例1得到产品SnS2-1和实施例2得到产品SnS2-2的电化学性质。分别将SnS2-1和SnS2-2作为样品进行以下操作：
在CHI 660C型电化学工作站上，采用标准的三电极测试体系，电解液为6 M KOH，对电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极（SCE），工作电极为不同厚度的SnS2纳米片修饰在泡沫镍上。
样品修饰电极的制备方法如下：（1）泡沫Ni（长5 cm，宽1 cm的长条），用蒸馏水超声15 分钟，再用丙酮或乙醇超声35 分钟（去除表面油污），烘干。对烘干的泡沫Ni的一角贴上标签，称重。（2）电极制备：称样品16 mg，乙炔黑5.7 mg，混合研磨30分钟，加2~3 mL异丙醇，再滴加3~4滴PTFE，再次研磨10分钟，用滴管向泡沫Ni上均匀涂抹1×1 cm2的面积（只涂一面），放入培养皿中，盖上表面皿，烘干（烘干温度小于50 °C）（3）烘干后，用称量纸包裹好，压片称重（两次称量的质量差×70%=活性物质的质量）。
具体的测试结果见图9至图15。
图9至图13是 SnS2-1和SnS2-2的循环伏安和恒流充放电曲线。
从图中可以看出，SnS2-1的电流密度响应比SnS2-2大，说明SnS2-1的电化学性能优于和SnS2-2。通过不同的电流密度恒流充放电曲线可以看出，SnS2-1的放电时间较长。根据计时安培比电容公式C = It/mΔV计算， SnS2-1在电流密度为0.5 A g-1、1 A g-1、2 A g-1、3 A g-1、5A g-1、7 A g-1、10 A g-1时，其比电容为分别为1190 F g-1、138 F g-1、1057 F g-1、962 F g-1、927 F g-1、810 F g-1，远远高于G、MnO2、3D GeSe2。而且，在电流密度为10 A g-1时的比电容是0.5A g-1时的68%。而SnS2-2在电流密度为0.5 A g-1、1 A g-1、2 A g-1、3 A g-1、5A g-1、7 A g-1、10 A g-1时，其比电容为分别为227 F g-1、180 F g-1、144 F g-1、136 Fg-1、126 F g-1、115 F g-1。在电流密度为10 Ag-1时其比电容是0.5 A g-1的46%，说明SnS2-1材料作为电极材料，具有高的比电容与良好的倍率性能。
图14和图15分别 为SnS2-1和SnS2-2的功率密度和能量密度关系的Ragone曲线图。从图中可以看出，SnS2-1样品在功率密度为110 W kg-1时能量密度为28.6 Wh kg-1，该数值高于文献报道的以碳纳米管、石墨烯、WS2、CoS等材料为电极的超级电容器；当功率密度达到4200 W kg-1时能量密度还能保持16.27 Wh kg-1，而SnS2-2样品的能量密度为7.61 Whkg-1（功率密度为110 W kg-1）。
通常，超级电容器（SCs）具有很高的功率密度，但其能量密度远低于锂离子电池。有趣的是，SnS2 NSs基SCs除了具有很高的功率密度外，还具有较高的能量密度：在输出功率高达4500 W Kg-1时，其能量密度为17 W h Kg-1；而在静态条件下，其能量密度接近30 Wh Kg-1，远远高于传统的碳基材料SCs（能量密度仅为3-5 W h Kg-1），接近普通的锂离子电池。 通过循环性能曲线可以看到，SnS2-1初始比电容为1190 F g-1，循环1000圈后，比电容仍能保持1110 F g-1，保持92.4%； SnS2-2初始比电容为227.56 F g-1，循环1000圈后，比电容仍能保持209 F g-1，保持92%，说明SnS2具有循环稳定性。上述结果表明，本发明所得到的超薄二硫化锡纳米片是一种很好的超级电容器活性材料，特别是以硫粉为硫源得到的SnS2-1纳米片可作为一种很好的活性材料用于构建高容量、高稳定性和高能量密度的SCs。
以SnS2-1为活性物质构建的超级电容器在比电容、循环稳定性及能量密度中更优于SnS2-2。
Claims (10)
1.SnS2 纳米片的制备方法，其特征是，所述制备方法是以油酸体系为基础，将锡源和不同的硫源直接加入油酸体系后，通过控制加入硫源的类型获得不同厚度二硫化锡纳米片的方法，包括以下步骤 ： 将锡源、硫源和油酸的混合物，以连续缓慢的速度升温至 200-250℃，保温 30 分钟，停止加热，将产物自然冷却至室温，离心分离，取下部固体，清洗，在真空干燥箱中烘干，得到产品 SnS2 纳米片；所述锡源、硫源和油酸的混合物组成为，锡源 0.1mmol~0.3 mmol，硫源 0.3 mmol~0.6 mmol，油酸 8~15 mL。
2.根据权利要求 1 所述的 SnS2 纳米片的制备方法，其特征是，所述锡源为二氯化锡，所述硫源为硫粉。
3.根据权利要求 1所述的 SnS2 纳米片的制备方法，其特征是，所述锡源为二氯化锡，所述硫源为半胱氨酸。
4.根据权利要求 1~3中任意一项所述的 SnS2 纳米片的制备方法，其特征是，所述混合物以 4~8 ℃/ 分钟的速度升温至 200~250℃。
5.根据权利要求1所述的 SnS2 纳米片的制备方法，其特征是，将产物自然冷却至室 温后，加入乙醇分散沉降，离心分离后，取下部固体，用正庚烷—乙醇（体积比 3:1）清洗 3~4次，在真空干燥箱中烘干，得到产品 SnS2 纳米片。
6.根据权利要求 1~5中所述的制备方法获得的超薄 SnS2 纳米片。
7.权利要求 6所述的超薄 SnS2 纳米片在电化学储能领域的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征是，超薄 SnS2 纳米片在构建超级电容器中的应用。
9.根据权利要求 7 所述的应用，其特征是，超薄 SnS2 纳米片作为活性材料用于修饰泡沫镍，经修饰的泡沫镍作为超级电容器的工作电极。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征是，所述工作电极的制备方法如下 ： （1）泡沫镍（长 5 cm，宽 1 cm 的长条状）用蒸馏水超声 15 分钟，再用丙酮或乙醇超声 35 分钟，过夜烘干，称重 ； （2）电极制备：称超薄 SnS2 纳米片16 mg，乙炔黑5.7 mg，混合研磨30分钟，加2~3 mL 异丙醇，再滴加 3~4滴聚四氟乙烯，再次研磨10分钟，得到修饰混合物，用滴管向泡沫镍的一面上均匀涂抹 1×1 cm2 面积的修饰混合物，放入培养皿中，盖上表面皿，过夜烘干，烘干温度小于 50℃，得到经超薄 SnS2 纳米片修饰的泡沫镍工作电极。
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| CN102142540A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-03 | 浙江大学 | 石墨烯/SnS2复合纳米材料的锂离子电池电极及其制备方法 |
| CN102134093A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-07-27 | 东华大学 | 一种注射法高温液相制备SnS2纳米六方片的方法 |
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