CN109360964A - 一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法 - Google Patents

一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，包括以下步骤：（1）氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀；（2）取上述溶液放入水热反应釜中，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热；（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心；（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。

Description

一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及的是一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法。
背景技术
SnO2作为过渡金属氧化物，具有高达782 mAh/g的理论储锂容量，同时具有无毒、廉价和合成工艺简单的特征，因此备受科学界和产业界的关注。然而，SnO2与其它金属氧化物相似，材料的电导率较低，同时材料在充放电过程中会产生巨大的体积变化，造成材料容易出现颗粒粉化和团聚的问题，最终影响材料的倍率性能和循环稳定性。为提高SnO2循环稳定性，通过元素掺杂的方式可有效解决SnO2体积膨胀和电导率较低的问题。在多种元素中，Mo可以有效掺杂进入SnO2晶格中，改善SnO2的性能。
SnS2作为过渡金属硫化物，与SnO2相似具有较高的理论储锂容量，但是SnS2同样具有电导率较低的问题，进而影响其循环稳定性。为提高SnS2循环稳定性，通过元素掺杂的方式可有效解决SnS2体积膨胀和电导率较低的问题。在多种元素中，Mo也可以有效掺杂进入SnS2晶格中，改善SnS2的性能。
同时，与多种提高材料电导率的方式相比，可以通过SnS2与SnO2复合的方式，有效提高材料的整体电导率。因此利用Mo对SnO2和SnS2进行掺杂，并且与具有优良电导率和结构稳定性的石墨烯进行复合，可以得到具有优异锂离子存储性能的材料，然而目前利用简单工艺制备Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法还较少。
因此，研究一种操作简单，工艺要求不苛刻，可实现高质量、大规模制备Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料，具有广阔的商业应用和科学研究价值。
发明内容
本发明的技术目的是针对上述Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料制备技术的现状，提供了一种工艺简单的Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯新型结构材料的方法。
本发明技术方案如下：
一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀；
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热；
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心；
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
所述的制备方法，所述步骤（1）中氧化石墨浓度为0.5~15 mg/ml。
所述的制备方法，所述步骤（1）中氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨。
所述的制备方法，所述步骤（1）中氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1~2 h的氧化石墨水溶液。
所述的制备方法，所述所述步骤（1）中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲后溶液的浓度为1~20 mg/mL。
所述的制备方法，所述步骤（1）中四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1。
所述的制备方法，所述步骤（1）中搅拌时间为0.5~5 h。
所述的制备方法，所述步骤（2）中在反应釜中溶液的容量为反应釜容积的70%~90%。
所述的制备方法，所述步骤（2）中干燥箱加热温度为180~200 ℃。
所述的制备方法，所述步骤（2）中干燥箱加热时间为18~36 h。
附图说明
图1是本发明实施例1中Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料XRD图片。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
本实施例中提供一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，具体制备方法如下。
（1）2 mg/mL氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀，搅拌时间为1 h，溶液浓度为7 mg/mL，四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1，氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨，氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1 h的氧化石墨水溶液。
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，溶液的容量为反应釜容积的80%，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热24 h，温度为200 ℃。
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心。
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
图1是上述Mo掺杂SnO2复合SnS2材料XRD图片。从图中可以看出：出现多个SnO2和SnS2峰位，说明所制备样品含有SnO2和SnS2，而XRD图中没有出现原材料钼酸铵中的Mo元素，表明Mo成功掺杂进入SnO2和SnS2晶格中，表明成果合成出Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
实施例2：
本实施例中提供一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，具体制备方法如下。
（1）4 mg/mL氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀，搅拌时间为1 h，溶液浓度为10 mg/mL，四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1，氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨，氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1 h的氧化石墨水溶液。
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，溶液的容量为反应釜容积的70%，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热24 h，温度为200 ℃。
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心。
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
实施例3：
本实施例中提供一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，具体制备方法如下。
（1）4 mg/mL氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀，搅拌时间为1 h，溶液浓度为10 mg/mL，四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1，氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨，氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1 h的氧化石墨水溶液。
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，溶液的容量为反应釜容积的80%，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热24 h，温度为200 ℃。
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心。
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
实施例4：
本实施例中提供一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，具体制备方法如下。
（1）4 mg/mL氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀，搅拌时间为1 h，溶液浓度为10 mg/mL，四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1，氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨，氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1 h的氧化石墨水溶液。
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，溶液的容量为反应釜容积的90%，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热18 h，温度为200 ℃。
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心。
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
实施例5：
本实施例中提供一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，具体制备方法如下。
（1）4 mg/mL氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀，搅拌时间为1 h，溶液浓度为10 mg/mL，四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1，氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨，氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1 h的氧化石墨水溶液。
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，溶液的容量为反应釜容积的80%，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热30 h，温度为190 ℃。
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心。
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）氧化石墨水溶液中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲，搅拌均匀；
（2）取上述溶液放入水热反应釜中，水热反应釜密封后放入干燥箱中加热；
（3）停止加热，待水热反应釜温度降至室温后，利用去离子水离心；
（4）离心后的样品干燥后，即得Mo掺杂SnO2/SnS2复合石墨烯材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中氧化石墨浓度为0.5~15 mg/ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中氧化石墨为Hummers法制备的氧化石墨。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中氧化石墨水溶液为前期经过超声处理1~2 h的氧化石墨水溶液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中加入四氯化锡、钼酸铵和硫脲后溶液的浓度为1~20 mg/mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中四氯化锡:钼酸铵:硫脲的质量比为2:1:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中搅拌时间为0.5~5 h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中在反应釜中溶液的容量为反应釜容积的70%~90%。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中干燥箱加热温度为180~200 ℃。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中干燥箱加热时间为18~36 h。
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