CN105206816A - 一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法 - Google Patents
一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105206816A CN105206816A CN201510662672.3A CN201510662672A CN105206816A CN 105206816 A CN105206816 A CN 105206816A CN 201510662672 A CN201510662672 A CN 201510662672A CN 105206816 A CN105206816 A CN 105206816A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- nickel sulfide
- preparation
- nanocomposite material
- graphene nanocomposite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 101
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical group [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N Vilsmeier-Haack reagent Natural products CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethyl mercaptane Natural products CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical group COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 241000080590 Niso Species 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 abstract 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 10
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 2
- -1 Graphite alkene Chemical class 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)镍-巯基配合物的制备：将含硫配体与镍盐溶于适量去离子水或有机溶剂中混合反应，搅拌，再依次用有机溶剂、去离子水离心洗涤，收集沉淀，真空干燥得到镍-巯基配合物；(2)烧结体的制备：称取一定量的镍-巯基配合物，置于真空烧结炉中烧结，真空烧结炉中充氮，自然冷却到室温，得到表面附有白色粉末的黑色固体，称此物质为烧结体；(3)酸处理：把烧结体浸于酸溶液中浸泡，过滤，烘干，得到硫化镍-石墨烯纳米复合材料；复合物具有较好的电化学电容特性和荧光特性，电荷传递电阻很小，可用在锂离子电池电极材料、光催化和光电器件的设计上。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子用电池复合材料以及光电器件设计领域，具体涉及一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法及其应用。
背景技术
硫化镍(NiS)具有比容量(理论值为590mAh/g)高、导电性、化学稳定性好、廉价、对环境无毒害等特点，符合锂离子电池的发展需求。纳米尺寸的NiS可以提高锂离子电池的循环稳定性和容量。硫化锌纳米材料与石墨烯复合材料（NiS/C）不仅利用了NiS纳米材料对光电具有敏感性的优点，而且还利用了石墨烯的特性，在改变半导体的粒径大小和粒径分布、控制材料的电子传输性、提高材料的光电转换效率、增加半导体的稳定性以及增强材料的力学性能等方面发挥作用。
NiS/C纳米复合材料的制备方法多种多样，如沉淀法、溶剂热合成法、微乳液法等。本专利采用镍-巯基配合物作为单一前驱体，通过改进的热分解方法得到硫化镍-石墨烯核壳结构的纳米复合材料，操作简单，不需要有毒有机溶剂，对环境污染小。
发明内容
本发明提供了一种电荷传递电阻很小，具有较好电化学电容特性的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的热分解同步制备方法，该方法工艺和合成设备简单，合成周期短，易于实现工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)镍-巯基配合物的制备：将含硫配体与镍盐溶于适量去离子水或有机溶剂中混合反应，磁力搅拌30～60min，再依次用有机溶剂、去离子水离心洗涤1～3次，收集沉淀，真空干燥10～30h得到镍-巯基配合物；
(2)烧结体的制备：称取一定量的镍-巯基配合物，平铺在磁舟底部，置于水平的真空烧结炉中烧结，真空烧结炉中充氮在氮气保护下，控制烧结温度及烧结时间，自然冷却到室温，得到表面附有白色粉末（未被石墨烯包覆的硫化镍晶体）的黑色固体，称此物质为烧结体；
(3)酸处理：把烧结体浸于酸溶液中浸泡一段时间后，过滤，烘干，得到硫化镍-石墨烯纳米复合材料，得到的硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有较好的电化学电容特性和荧光猝灭特性，电荷传递电阻很小，可用在锂离子电池电极材料和光电器件的设计上。
优选的是，所述含硫配体为巯基苯并噻唑、巯基乙醇、十二烷基硫醇中的一种或二种以上。
优选的是，所述镍盐为NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(CH3COO)2中的一种或二种以上。
优选的是，含硫配体与镍盐物质的量比为2:1。
优选的是，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、乙醚、二甲基甲酰胺中的一种或二种以上。
优选的是，烧结温度为400～600℃，烧结时间为1～5h。
优选的是，烧结体溶于酸溶液中浸泡10～40min，酸溶液体积分数为5%～20%，酸溶液可以溶解掉未被石墨烯包覆的硫化镍，使硫化镍-石墨烯纳米复合材料粒径和形状更加均匀。
优选的是，所述酸溶液是盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的一种。
优选的是，硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有石墨烯包覆硫化镍的核壳结构，核壳结构微粒不大于100nm。
硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有较好的电化学电容特性和荧光特性，电荷传递电阻很小，可用在锂离子电池电极材料和光电器件的设计上。
本发明所达到的有益效果：本发明采用化学沉淀法和热分解法同步制备硫化镍-石墨烯纳米复合材料，先利用化学沉淀法，让含巯基有机物与镍盐反应，生成镍-巯基配合物沉淀，再经过灼烧、酸洗，得到目标产物。该方法具有工艺和合成设备简单，合成周期短的特点，产品同一性好，易于实现工业化生产。
1、本发明所述一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法由镍-巯基配合物作为单一前驱体，通过改进的热分解方法，使得石墨烯和硫化镍同步生成，简化了合成步骤，同时石墨烯包覆硫化镍，并限制硫化镍颗粒的增长，通过酸的处理，可以使未包覆的硫化镍溶解，使得硫化镍-石墨烯纳米复合材料粒径和形貌更加均匀，粒径在不大于100nm。
2、在电化学方面，所述一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法通过石墨烯片对硫化镍的包覆，避免了硫化镍纳米颗粒的团聚，增加硫化镍纳米颗粒的分散性和电化学活性，硫化镍纳米粒子被碳包覆后，其比电容也有很大提高，这是因为石墨烯片层良好的电子传导能力和对NiS纳米颗粒很好的包覆，使其产生双电层电容特性，从而电化学性能得到较大提高。
附图说明
图1为实施例1以巯基苯并噻唑为配体得到的烧结体(a)和酸处理样品(b)的XRD衍射图；
图2为实施例1以巯基苯并噻唑为配体得到的硫化镍-石墨烯纳米复合材料在10mV·s-1扫描速度下的CV曲线；
图3为实施例1以巯基苯并噻唑为配体得到的硫化镍-石墨烯纳米复合材料TEM形貌图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)镍-巯基配合物的制备：将含硫配体与镍盐物质的量比为2:1溶于适量去离子水或有机溶剂中混合反应，所述含硫配体为巯基苯并噻唑、巯基乙醇、十二烷基硫醇中的一种或二种以上，所述镍盐为NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(CH3COO)2中的一种或二种以上，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、乙醚、二甲基甲酰胺中的一种或二种以上，磁力搅拌30～60min，再依次用有机溶剂、去离子水离心洗涤1～3次，收集沉淀，真空干燥10～30h得到镍-巯基配合物；
(2)烧结体的制备：称取一定量的镍-巯基配合物，平铺在磁舟底部，置于水平的真空烧结炉中烧结，真空烧结炉中充氮，在氮气保护下，烧结温度为400～600℃，烧结时间为1～5h，自然冷却到室温，得到表面附有白色粉末（未被石墨烯包覆的硫化镍晶体）的黑色固体，称此物质为烧结体；
(3)酸处理：烧结体溶于酸溶液中浸泡10～40min，酸溶液体积分数为5%～20%，所述酸溶液是盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的一种，过滤，烘干，得到硫化镍-石墨烯纳米复合材料，硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有石墨烯包覆硫化镍的核壳结构，核壳结构微粒不大于100nm。
实施例1：
称取5mmolNiCl2溶于30mL乙醇中，另取10mmol巯基苯并噻唑(HMBT)溶于50mL乙醇中，然后将两种溶液充分混合，得到沉淀Ni(MBT)2，在磁力搅拌30min后，依次用乙醇、去离子水离心洗涤3次，收集沉淀，真空干燥24h，得到Ni(MBT)2。
称取一定量的Ni(MBT)2，平铺在磁舟底部，然后置于水平的真空烧结炉中，在氮气保护下，控制温度在600℃，加热2h，自然冷却到室温，得表面附有白色粉末（未被包覆的硫化镍晶体）的黑色固体，称此物质为烧结体，把烧结体溶于体积分数为12%的稀盐酸溶液中，浸泡30min后，过滤，得到黑色粉末，称此物质为酸处理样品，由非晶态碳和被其覆盖的硫化镍纳米颗粒组成。
图1是600℃时，以巯基苯并噻唑为配体，加热2h后得到的烧结体(a)和酸处理样品(b)的XRD衍射图。由图1(a)可以看出所得复合材料为硫化镍-石墨烯纳米复合材料。由图1(b)可以看出：酸处理样品的与烧结体的衍射峰的位置一致，峰强弱基本一致，表明被包覆的硫化镍的结晶度比较好，在两种样品中都没有出现碳的特征峰，说明硫化镍的结晶度好，衍射信号强，掩盖了碳的特征峰。
图2是在0.1V~0.6V范围内，10mV·s-1扫描速度下硫化镍-石墨烯纳米复合材料的CV曲线。在0.242V处有一个还原峰，在0.422V处有一个氧化峰。明显包含有一对准可逆的电子传递过程，因此，硫化镍纳米粒子的电容行为是由法拉第氧化还原反应导致的。经计算可知，硫化镍-石墨烯纳米复合材料和硫化镍纳米粒子的电容Cs分别为158F·g-1、61F·g-1。由此可知，硫化镍纳米粒子被碳包覆后，其比电容也有很大提高，表明硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有更高的电化学活性。
图3是600℃时，以巯基苯并噻唑为配体，加热2h后得到酸处理样品的TEM图像。由图可以看出球状的硫化镍被薄纱状的片层石墨烯所覆盖。
实施例2：
称取5mmolNiCl2溶于30mL乙醇中，另取10mmol巯基乙醇(HMCE)溶于50mL乙醇中，然后将两种溶液充分混合，得到沉淀Ni(MCE)2，在磁力搅拌30min后，依次用乙醇、去离子水离心洗涤3次，收集沉淀，真空干燥24h，得到Ni(MCE)2。
称取一定量的Ni(MCE)2，平铺在磁舟底部，然后置于水平的真空烧结炉中。在氮气保护下，控制温度在600℃，加热2h，自然冷却到室温，得表面附有白色粉末（未被包覆的硫化镍晶体）的黑色固体，称此物质为烧结体。把烧结体溶于体积分数为12%的稀盐酸溶液中，浸泡30min后，过滤，得到黑色粉末，称此物质为酸处理样品，由非晶态碳和被其覆盖的硫化镍纳米颗粒组成。
以巯基乙醇为配体时得到的硫化镍-石墨烯纳米复合材料以球形为主，直径大约为100nm，硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有较好的电化学电容特性和荧光特性，电荷传递电阻很小，可用在锂离子电池电极材料、光催化和光电器件的设计上。
实施例3：
称取5mmolNiCl2溶于30mL乙醇中，另取10mmol十二烷基硫醇(HDM)溶于50mL乙醇中，然后将两种溶液充分混合，得到沉淀Ni(DM)2，在磁力搅拌30min后，依次用乙醇、去离子水离心洗涤3次，收集乳白色沉淀，真空干燥24h，得到Ni(DM)2。
称取一定量的Ni(DM)2，平铺在磁舟底部，然后置于水平的真空烧结炉中。在氮气保护下，控制温度在600℃，加热2h，自然冷却到室温，得表面附有白色粉末（未被包覆的硫化镍晶体）的黑色固体，称此物质为烧结体。把烧结体溶于体积分数为12%的稀盐酸溶液中，浸泡30min后，过滤，得到黑色粉末，称此物质为酸处理样品，由非晶态碳和被其覆盖的NiS纳米颗粒组成。
以十二硫醇为配体时，得到的硫化镍-石墨烯纳米复合材料球形颗粒，尺寸在10~15nm之间。硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有较好的电化学电容特性和荧光特性，电荷传递电阻很小，可用在锂离子电池电极材料、光催化和光电器件的设计上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)镍-巯基配合物的制备：将含硫配体与镍盐溶于适量去离子水或有机溶剂中混合反应，搅拌，再依次用有机溶剂、去离子水离心洗涤，收集沉淀，真空干燥得到镍-巯基配合物；
(2)烧结体的制备：称取一定量的镍-巯基配合物，置于真空烧结炉中烧结，真空烧结炉中充氮，自然冷却到室温，得到表面附有白色粉末的黑色固体，称此物质为烧结体；
(3)酸处理：把烧结体浸于酸溶液中浸泡，过滤，烘干，得到硫化镍-石墨烯纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，所述含硫配体为巯基苯并噻唑、巯基乙醇、十二烷基硫醇中的一种或二种以上。
3.根据权利要求2所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，所述镍盐为NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(CH3COO)2中的一种或二种以上。
4.根据权利要求2或3所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，含硫配体与镍盐物质的量比为2:1。
5.根据权利要求1所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、乙醚、二甲基甲酰胺中的一种或二种以上。
6.根据权利要求1所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，烧结温度为400～600℃，烧结时间为1～5h。
7.根据权利要求1所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，烧结体浸于酸溶液中浸泡10～40min，酸溶液体积分数为5%～20%。
8.根据权利要求7所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，所述酸溶液是盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，有机溶剂、去离子水依次分别离心洗涤1～3次。
10.根据权利要求1所述的一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征是，硫化镍-石墨烯纳米复合材料具有石墨烯包覆硫化镍的核壳结构，核壳结构微粒不大于100nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510662672.3A CN105206816B (zh) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 一种硫化镍‑石墨烯纳米复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510662672.3A CN105206816B (zh) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 一种硫化镍‑石墨烯纳米复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105206816A true CN105206816A (zh) | 2015-12-30 |
| CN105206816B CN105206816B (zh) | 2018-03-23 |
Family
ID=54954354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510662672.3A Active CN105206816B (zh) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 一种硫化镍‑石墨烯纳米复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105206816B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106207127A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 安徽师范大学 | 一种硫化镍/石墨烯纳米复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 |
| CN109252188A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-22 | 河北工业大学 | 一种硫化镍纳米薄膜的制备方法 |
| CN112607792A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国科学技术大学 | 一种钠离子电池负极材料、其制备方法及应用 |
| CN115626670A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-20 | 天能新能源(湖州)有限公司 | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-10-14 CN CN201510662672.3A patent/CN105206816B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张克杰: "金属硫化物@碳核壳纳米复合材料的制备及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106207127A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 安徽师范大学 | 一种硫化镍/石墨烯纳米复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 |
| CN106207127B (zh) * | 2016-08-30 | 2019-06-25 | 安徽师范大学 | 一种硫化镍/石墨烯纳米复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 |
| CN109252188A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-22 | 河北工业大学 | 一种硫化镍纳米薄膜的制备方法 |
| CN109252188B (zh) * | 2018-09-30 | 2021-05-07 | 河北工业大学 | 一种硫化镍纳米薄膜的制备方法 |
| CN112607792A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国科学技术大学 | 一种钠离子电池负极材料、其制备方法及应用 |
| CN112607792B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-07-15 | 中国科学技术大学 | 一种钠离子电池负极材料、其制备方法及应用 |
| CN115626670A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-20 | 天能新能源(湖州)有限公司 | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN115626670B (zh) * | 2022-10-25 | 2023-12-05 | 天能新能源(湖州)有限公司 | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105206816B (zh) | 2018-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Venkatachalam et al. | Double hydroxide mediated synthesis of nanostructured ZnCo2O4 as high performance electrode material for supercapacitor applications | |
| Wang et al. | High performance porous nickel cobalt oxide nanowires for asymmetric supercapacitor | |
| Cao et al. | Metal-organic framework derived carbon-coated spherical bimetallic nickel-cobalt sulfide nanoparticles for hybrid supercapacitors | |
| Li et al. | Hydrothermal synthesis of Fe-doped Co3O4 urchin-like microstructures with superior electrochemical performances | |
| Liao et al. | Hydrothermal synthesis of mesoporous MnCo2O4/CoCo2O4 ellipsoid-like microstructures for high-performance electrochemical supercapacitors | |
| CN106971855B (zh) | 一种铁酸镍纳米颗粒电极材料及制备方法和用途 | |
| Guo et al. | Sandwich-like porous MXene/Ni3S4/CuS derived from MOFs as superior supercapacitor electrode | |
| CN103318978B (zh) | 一种介孔钴酸镍纤维的制备方法及其应用 | |
| Zhu et al. | Rational construction of MOF-derived Zn-Co-O/NiCo-LDH core/shell nanosheet arrays on nickel foam for high-performance supercapacitors | |
| Wu et al. | Nanosphere-like NiSe2/SnSe2 composite electrode materials with excellent performance for asymmetric supercapacitor | |
| Durga et al. | Facile synthesis of FeS2/PVP composite as high-performance electrodes for supercapacitors | |
| CN107162066B (zh) | 一种镍掺杂四氧化三钴纳米花复合材料及其制备方法和应用 | |
| Al-Enizi et al. | Carbon quantum dots (CQDs)/Ce doped NiO nanocomposite for high performance supercapacitor | |
| Chen et al. | Ni@ NC@ NiCo-LDH nanocomposites from a sacrificed template Ni@ NC@ ZIF-67 for high performance supercapacitor | |
| CN105206816A (zh) | 一种硫化镍-石墨烯纳米复合材料的制备方法 | |
| Hussain et al. | Binder-free cupric-ion containing zinc sulfide nanoplates-like structure for flexible energy storage devices | |
| Munawar et al. | Surfactant-assisted facile synthesis of petal-nanoparticle interconnected nanoflower like NiO nanostructure for supercapacitor electrodes material | |
| ur Rehman et al. | Impact of ZnO on structural and electrochemical properties of silver spinel ferrites for asymmetric supercapacitors | |
| CN103078120A (zh) | 一种具有等级结构的硅酸亚铁锂锂离子电池正极材料及制备方法 | |
| Yao et al. | Tailoring NiO@ NiFe2O4/CNTs triphase hybrids towards high-performance anode for lithium-ion batteries | |
| Wang et al. | Microwave synthesis of N-doped modified graphene/mixed crystal phases TiO2 composites for Na-ion batteries | |
| CN103943374A (zh) | 一种NiO纳米片/超细纳米线超级电容器材料的制备方法 | |
| Li et al. | Nickel sulfide and cobalt-containing carbon nanoparticles formed from ZIF-67@ ZIF-8 as advanced electrode materials for high-performance asymmetric supercapacitors | |
| Zheng et al. | Synergy of PVP and ethanol to synthesize Ni 3 S 4 quantum dots for high-performance asymmetric supercapacitors | |
| Lee et al. | Multidimensional design of a cathode electrode composed of a nickel–cobalt carbonate hydroxide and nitrogen-doped pyridine toward high-performance supercapacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210615 Address after: 201109 1st floor, building 6, 525 Yuanjiang Road, Minhang District, Shanghai Patentee after: Shanghai Changgao New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 1 No. 211167 Jiangsu city of Nanjing province Jiangning Science Park Hongjing Road Patentee before: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 311-3, Building 17, No. 906 (Phase III, Chinese Academy of Sciences), Asia Pacific Road, Daqiao Town, Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Jiaxing Changhao New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 201109 1st floor, building 6, 525 Yuanjiang Road, Minhang District, Shanghai Patentee before: Shanghai Changgao New Material Technology Co.,Ltd. |
|
| CI03 | Correction of invention patent | ||
| CI03 | Correction of invention patent |
Correction item: Patentee|Address Correct: Shanghai Changgao New Material Technology Co.,Ltd.|201109 1st floor, building 6, 525 Yuanjiang Road, Minhang District, Shanghai False: Jiaxing Changhao New Material Technology Co.,Ltd.|Room 311-3, Building 17, No. 906 (Phase III, Chinese Academy of Sciences), Asia Pacific Road, Daqiao Town, Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province Number: 31-01 Volume: 39 |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 311-3, Building 17, No. 906 Asia Pacific Road, Daqiao Town, Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province (Phase III of the Chinese Academy of Sciences), 314001 Patentee after: Jiaxing Changhao New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 201109 1st floor, building 6, 525 Yuanjiang Road, Minhang District, Shanghai Patentee before: Shanghai Changgao New Material Technology Co.,Ltd. |