CN107895786A - 柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用,制备方法包括:首先将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺溶解在乙二醇溶剂中,配制得到乙二醇混合溶液;其次将三聚氰胺海绵裁剪成片状结构,并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片,干燥后待用;再次将干燥后的三聚氰胺海绵片浸渍与乙二醇混合溶液中,加热并搅拌,制备得到三聚氰胺泡沫;最后取出三聚氰胺泡沫,用无水乙醇清洗,并进行干燥和退火处理,得到SnS/碳泡沫复合材料。与现有技术相比,本发明的有益效果是制备方法操作简单,用时较少,易于批量生产;而且SnS/碳泡沫复合材料无需支撑,柔性好且电性能优异,能够用于可穿戴电子设备或者用作储能设备。
Description
技术领域
本发明属于电极材料制备技术领域,特别涉及柔性自支撑的SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着可弯曲、可穿戴和植入式电子设备的持续发展,柔性可折叠的电极材料的制备变得非常重要。对于传统的电极材料,通常是将其经研磨之后涂覆在铜箔或铝箔上,这样做一方面柔性很差,另一方面由于粘结剂的加入,导致电极材料的内阻增加,能量密度降低。且之前制备柔性可折叠电极材料选用的柔性基底通常为炭布,或者之前的柔性可折叠电极材料是经CVD沉积制得,前者价格昂贵,后者制备工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于,针对现有电极材料存在的上述问题,提供一种柔性自支撑的SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用。
为了实现上述目的,本申请采用的技术方案为:一种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺溶解在乙二醇溶剂中,得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液,所述SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的物质的量之比为1:1;
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成片状结构,用去离子水清洗三聚氰胺海绵片,并在75℃~85℃条件下干燥后待用;
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸润在步骤S1中的乙二醇混合溶液中,70℃~85℃下加热并搅拌1h~3h,制备得到三聚氰胺泡沫;
S4、取出经步骤S3处理后的三聚氰胺泡沫,用无水乙醇清洗,并在75℃~85℃条件下干燥后,进行退火处理,得到SnS/碳泡沫复合材料。
进一步的,所述步骤S1中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的浓度为0.05mol/L~0.15mol/L。
进一步的,所述步骤S2中三聚氰胺海绵片的厚度为0.2cm~0.6cm。
进一步的,所述步骤S4中的退火温度为500℃~700℃,退火时间1.5h~3h。
所述方法制备的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料。
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料作为电极材料的应用。
进一步的,所述一种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料用于可穿戴电子设备或者用作储能设备。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)与现有技术相比,本发明提供的制备方法避免了铜箔和粘结剂的使用;选用三聚氰胺海绵作为柔性基底,充当作为碳源和氮源,不仅赋予了SnS/碳泡沫复合材料柔性,而且降低生产成本;同时本发明的制备方法采用原位反应和高温退火相结合的方法,操作简单,用时较少,易于批量生产。
(2)本发明的SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能、柔性和自支撑性。
(3)本发明的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料能够用于可穿戴电子设备方面,同时可以作为储能设备应用。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解,下面将结合本发明的具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料,且这种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺按照物质的量之比为1:1的量溶解在乙二醇溶剂中,搅拌混合均匀,配制得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液,其中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的溶度为0.05mol/L;
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成厚度为0.2cm的片状结构的三聚氰胺海绵片,并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片,将清洗过后的三聚氰胺海绵片放置在75℃的烘箱内干燥,待用;
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸润在步骤S1中的乙二醇混合溶液中,并在70℃的条件下搅拌1.5h,制备得到三聚氰胺泡沫;
S4、取出经步骤S3处理过的三聚氰胺泡沫,用无水乙醇清洗后置于75℃的烘箱内干燥,将干燥后的三聚氰胺泡沫在500℃的条件下,并在氮气气氛保护下,退火处理2h,得到SnS/碳泡沫复合材料。
对上述制备的SnS/碳泡沫复合材料进行电性能测试发现,制备得到的SnS/碳泡沫复合材料在电流密度为2A/g的情况下,其循环性能稳定,并且经1000个循环后仍能达到400mAhg-1。说明通过本方法制备的这种SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能,且耐用,所以这种SnS/碳泡沫复合材料不仅能够用于可穿戴电子设备方面,而且可以作为储能设备应用。
实施例2
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料,且这种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺按照物质的量之比为1:1的量溶解在乙二醇溶剂中,搅拌混合均匀,配制得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液,其中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的溶度为0.10mol/L;
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成厚度为0.4cm的片状结构的三聚氰胺海绵片,并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片,将清洗过后的三聚氰胺海绵片放置在80℃的烘箱内干燥,待用;
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸渍与步骤S1中的乙二醇混合溶液中,并在80℃的条件下搅拌3h,制备得到三聚氰胺泡沫;
S4、取出经步骤S3处理后的三聚氰胺泡沫,用无水乙醇清洗后置于80℃的烘箱内干燥,将干燥后的三聚氰胺泡沫在600℃的条件下,并在氮气气氛保护下,退火处理2h,得到SnS/碳泡沫复合材料。
对上述制备的SnS/碳泡沫复合材料进行电性能测试发现,制备得到的SnS/碳泡沫复合材料在电流密度为2A/g的情况下,其循环性能稳定,并且经1000个循环后仍能达到520mAhg-1。说明通过本方法制备的这种SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能,且耐用,所以这种SnS/碳泡沫复合材料不仅能够用于可穿戴电子设备方面,而且可以作为储能设备应用。
实施例3
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料,且这种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺按照物质的量之比为1:1的量溶解在乙二醇溶剂中,搅拌混合均匀,配制得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液,其中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的溶度为0.15mol/L;
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成厚度为0.6cm的片状结构的三聚氰胺海绵片,并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片,将清洗过后的三聚氰胺海绵片放置在80℃的烘箱内干燥,待用;
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸渍与步骤S1中的乙二醇混合溶液中,并在85℃的条件下搅拌3h,制备得到三聚氰胺泡沫;
S4、取出经步骤S3处理过的三聚氰胺泡沫,用无水乙醇清洗后置于80℃的烘箱内干燥,将干燥后的三聚氰胺泡沫在700℃的条件下,并在氮气气氛保护下,退火处理2h,得到SnS/碳泡沫复合材料。
对上述制备的SnS/碳泡沫复合材料进行电性能测试发现,制备得到的SnS/碳泡沫复合材料在电流密度为2A/g的情况下,其循环性能稳定,并且经1000个循环后仍能达到478mAhg-1。说明通过本方法制备的这种SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能,且耐用,所以这种SnS/碳泡沫复合材料不仅能够用于可穿戴电子设备方面,而且可以作为储能设备应用。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
(1)与现有技术相比,本发明提供的制备方法避免了铜箔和粘结剂的使用;选用三聚氰胺海绵作为柔性基底,充当作为碳源和氮源,不仅赋予了SnS/碳泡沫复合材料柔性,而且降低生产成本;同时本发明的制备方法采用原位反应和高温退火相结合的方法,操作简单,用时较少,易于批量生产。
(2)本发明的SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能、柔性和自支撑性。
(3)本发明的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料能够用于可穿戴电子设备方面,同时可以作为储能设备应用。
以上公开的仅为本发明的较佳实施例,但是,本发明实施例并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺溶解在乙二醇溶剂中,得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液,所述SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的物质的量之比为1:1;
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成片状结构,用去离子水清洗三聚氰胺海绵片,并在75℃~85℃条件下干燥后待用;
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸润在步骤S1中的乙二醇混合溶液中,70℃~85℃下加热并搅拌1h~3h,制备得到三聚氰胺泡沫;
S4、取出经步骤S3处理后的三聚氰胺泡沫,用无水乙醇清洗,并在75℃~85℃条件下干燥后,进行退火处理,得到SnS/碳泡沫复合材料。
2.如权利要求1所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的浓度为0.05mol/L~0.15mol/L。
3.如权利要求1所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中三聚氰胺海绵片的厚度为0.2cm~0.6cm。
4.如权利要求1所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中的退火温度为500℃~700℃,退火时间1.5h~3h。
5.如权利要求1~4任意一项所述方法制备的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料。
6.如权利要求5所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料作为电极材料的应用。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,所述柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料能够用于可穿戴电子设备或者用做储能设备。
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