CN110634688A - CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合电极材料制备技术领域，涉及一种CoZn‑S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn‑S）的复合薄膜电极制备方法及其应用于超级电容器。本发明首先配制Co(NO3)2和Zn(NO3)2溶液以体积比1:2～2:1混合搅拌均匀，加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2‑甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn‑MOF悬浊液；然后量取所制得的CoZn‑MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置，真空抽滤得GO @ CoZn‑MOF夹心状复合薄膜；最后将硫代乙酰胺与无水乙醇超声分散均匀，转移至反应釜并浸入GO @ CoZn‑MOF复合薄膜，90℃～120℃恒温1～3h，冷却至室温，取出洗净，真空干燥即得。本发明以石墨烯作为基底很大程度上增强了材料的柔韧性和导电性，同时CoZn‑MOF衍生的CoZn‑S纳米颗粒直接在石墨烯表面原位生长，可用作电极材料，避免了粘合剂和导电剂的使用。
Description
技术领域
本发明属于复合电极材料制备技术领域，涉及复合薄膜电极，尤其涉及一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法及其应用。
背景技术
近年来，由于全球人口不断增加以及经济快速发展造成煤、石油、天然气等传统化石燃料的枯竭，从而引发一系列诸如温室效应、雾霾等严重的环境问题。因此，目前开发无污染新型能源以及设计新型环保的储能装置是首要任务之一。超级电容器作为一种介于传统化学电源和静电电容器间的新型储能器件，因其优异的倍率性能、较高的功率密度、快速的充放电速度和极长的循环寿命等优点而广泛应用在电子设备、混合动力汽车、备用电源系统等领域。电极材料是超级电容器的核心部分，是影响超级电容器性能的关键因素之一。因此，优化和开发新型电极材料是研究新型储能装置最关键的一步。
最近，金属有机骨架（MOFs）材料，因其具有可调节的孔径分布、高表面积，结构可定制性等一系列优越特征，常常被用作有效前驱体来制备多孔纳米结构电极材料。其中，MOFs衍生的过渡金属硫化物和多孔碳材料等，已经被广泛应用于包括气体分离及吸附、传感、催化和药物输送等诸多方面。
据申请人所知，CoZn-MOF衍生的金属硫化物特别是CoZn-S在高性能超级电容器(SC) 和锂离子电池（LIB）电极材料的研究中是最受欢迎的材料之一，这可以归因于它们的高比表面积和可调的孔隙结构等优点，能有效地增强电子/离子传输动力学，并进一步获得更高的电化学性能。但是，若单独使用CoZn-MOF衍生物纳米粉末作为电极材料，由于它的导电性和循环稳定性极差等缺点使其难以达到理想的电化学性能。近年来，构建CoZn-MOF衍生的金属硫化物Co/Zn-S和石墨烯（rGO）的复合电极材料是一种提高导电性、实际比容量和循环稳定性的有效方法。另一方面，石墨烯是一种具有超高导电性的双电层碳基材料，可以形成独特的网状结构，能有效地提高复合材料的导电性进而提高材料循环稳定性。此外，CoZn-MOF衍生的CoZn-S纳米颗粒穿插于石墨烯薄膜中，避免了粘合剂的使用，降低了材料的阻抗，从而极大地提高了膜整体的导电性能和最大化膜的比表面积，有利于电子的传导和溶液中离子的传输。然而迄今为止,还没有将CoZn-MOF衍生的CoZn-S纳米颗粒与石墨烯复合形成夹心状复合薄膜电极材料的制备及应用在超级电容器方面的报道。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法。
该方法以六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)，六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)，2-甲基咪唑（C4H6N2）， 硫代乙酰胺 (TAA) 和氧化石墨烯（GO）为原料，通过简易化学反应法和水热硫化法合成rGO@CoZn-S复合薄膜。
首先通过简单快速的化学反应法得到氧化石墨烯（GO）表面负载 CoZn-MOF复合结构，然后通过真空抽滤方法将混合物抽滤成薄膜，最后通过水热硫化法合成还原石墨烯（rGO）/CoZn-S复合电极材料。
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2和Zn(NO3)2溶液以体积比1:2～2:1混合搅拌均匀，优选1:1，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:1～2，优选1:2；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1～2mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为5～9:50，优选7:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为1～2mg:1～3mL，优选2mg:3mL超声分散均匀，转移至反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，90℃～120℃恒温1～3h，优选120℃恒温1h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @CoZn-S复合薄膜电极。
本发明较优公开例中，步骤3所述GO @ CoZn-MOF复合薄膜的尺寸为1cm×2cm。
根据本发明所述方法制得的rGO @ CoZn-S复合薄膜电极，其形貌为颗粒夹心状的复合薄膜。
本发明还有一个目的，就是将所制得的rGO @ CoZn-S复合薄膜电极，应用于超级电容器。
将所制得的rGO @ CoZn-S复合薄膜作为电容器的正极，摩尔浓度为6mol/LKOH为电解液；将活性炭材料与导电炭黑、粘结剂以质量比为8:1:1均匀混合分散在溶剂中，然后涂覆在泡沫镍上，干燥、压片，制备成电极片作为电容器的负极材料，在两电极体系中进行电化学测试。循环伏安(CV)测试的电压范围为0～1.6V，扫描速度为2、5、10、20、50和100mV/s，恒电流充放电的电压范围为0～1.6V，电流密度为 1、2、3、5、8和10A/g，循环稳定性测试的电压范围为0～1.6V，电流密度为10A/g。
本发明所制得的rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料利用X射线衍射仪（XRD）、CHI760E电化学工作站等仪器对产物进行结构分析以及性能分析，以评估其电化学活性。
本发明所用反应试剂：六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、硫代乙酰胺 (TAA)、无水乙醇（C2H5OH）氢氧化钾（KOH）等，均为AR，国药集团；氧化石墨烯（GO），95%，昂星石墨烯；2-甲基咪唑（C4H6N2），98%，阿拉丁。
有益效果
本发明通过非常简易的化学反应法和水热硫化法合成了rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料。以石墨烯作为基底很大程度上增强了材料的柔韧性和导电性，同时CoZn-MOF衍生的CoZn-S纳米颗粒直接在石墨烯表面原位生长，可直接用作电极材料，避免了粘合剂和导电剂的使用，降低了材料的阻抗和制备成本，还可以最大化离子可接触比表面积，为离子进入薄膜提供了极大的方便。
附图说明
图1. 实施例2所制备的rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的X射线衍射谱图。
图2. 实施例2所制备rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的扫描电镜图。
图3. 实施例2所制备rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的透射电镜照片。
图4. 实施例2所制备rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的充放电曲线图，其中a中电流密度为 2 A/g，b中电流密度为 8A/g。
图5. 实施例2所制备rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的能量密度-功率密度图。
图6. 实施例2所制备rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的循环稳定性图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
除非另外限定，这里所使用的术语（包含科技术语）应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或过度的形式解释，除非这里特意地如此限定。
实施例1
一种rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的制备方法：首先，将0.582g Co(NO3)2·6H2O、0.2975gZn(NO3)2·6H2O、1.3gmmol 2-甲基咪唑分别溶解在40 mL去离子水中，之后将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液在室温下混合并搅拌1min，再把超声分散均匀的2-甲基咪唑溶液与上述混合溶液混合得到CoZn-MOF水悬浊液。
在本实施例中，钴锌-MOF水溶液和GO水溶液的体积比为5/ 50。将带负电荷的GO称取 0.01g溶解在50mL去离子水中并把以上溶液都超声15min，分别量取钴锌MOF水溶液5ml加入石墨烯溶液中并静置60min。然后通过真空抽滤成一张GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜，最后获得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜。再称取20 mg TAA溶于30 mL 乙醇中，经过超声15min后，将所得溶液转移到50 mL反应釜中并将GO @ CoZn-MOF复合薄膜（1cm×2cm）浸入该溶液中，将反应釜置于120℃的恒温烘箱中，并在该温度下保持1h，自然冷却至室温后，将样品从反应釜中取出并用去离子水和乙醇交替洗涤并干燥，得到rGO @ CoZn-S复合薄膜。
实施例2
一种rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的制备方法：首先，将0.582g Co(NO3)2·6H2O、0.2975gZn(NO3)2·6H2O、1.3gmmol 2-甲基咪唑分别溶解在40 mL去离子水中，之后将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液在室温下混合并搅拌1min，再把超声分散均匀的2-甲基咪唑溶液与上述混合溶液混合得到CoZn-MOF水悬浊液。
在本实施例中，钴锌-MOF水溶液和GO水溶液的体积比为7 / 50。将带负电荷的GO称取 0.01g溶解在50mL去离子水中并把以上溶液都超声20min，量取钴锌MOF水溶液7ml 加入石墨烯溶液中并静置60min。然后通过真空抽滤成一张GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜，最后获得 GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜。再称取20 mg TAA溶于30 mL 乙醇中，经过超声15min后，将所得溶液转移到50 mL反应釜中并将GO @ CoZn-MOF复合薄膜（1cm×2cm）浸入该溶液中，将反应釜置于120℃的恒温烘箱中，并在该温度下保持1h，自然冷却至室温后，将样品从反应釜中取出并用去离子水和乙醇交替洗涤并干燥，得到rGO @ CoZn-S复合薄膜。
实施例3
一种rGO @ CoZn-S复合薄膜电极材料的制备方法：首先，将0.582g Co(NO3)2·6H2O、0.2975gZn(NO3)2·6H2O、1.3gmmol 2-甲基咪唑分别溶解在40 mL去离子水中，之后将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液在室温下混合并搅拌1min，再把超声分散均匀的2-甲基咪唑溶液与上述混合溶液混合得到CoZn-MOF水悬浊液。
在本发明中，钴锌-MOF水溶液和GO水溶液的体积比为9 / 50。将带负电荷的GO称取 0.01g溶解在50mL去离子水中并把以上溶液都超声20min，分别量取钴锌MOF水溶液9ml加入石墨烯溶液中并静置60min。然后通过真空抽滤成一张GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜，最后获得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜。再称取20 mg TAA溶于30 mL 乙醇中，经过超声20min后，将所得溶液转移到50 mL反应釜中并将GO @ CoZn-MOF复合薄膜（1cm×2cm）浸入该溶液中，将反应釜置于120℃的恒温烘箱中，并在该温度下保持1.5h，自然冷却至室温后，将样品从反应釜中取出并用去离子水和乙醇交替洗涤并干燥，得到rGO @ CoZn-S复合薄膜。
复合薄膜电极材料表征分析
如图1所示，从图中可以看出硫化后CoZn-MOF的峰基本消失，生成了Zn0.76Co0.24S的衍射峰，说明成功制备出了rGO @ CoZn-S复合薄膜。
如图2所示，从图中可以看到CoZn-S纳米颗粒均匀的原位生长在石墨烯薄膜表面以及石墨烯层中间。
如图3所示，从图中可以进一步看到CoZn-S纳米颗粒是球形的纳米颗粒且成功负载在石墨烯表面，形成复合夹心的纳米结构。
如图4a和图4b所示，为本发明实施例2所制备的rGO/CoZn-S//AC ASC复合材料用作电极材料分别在电流密度为 2 和8A/g测试结果，所得的充放电曲线呈对称的三角形分布，电压与时间之间具有良好的线性关系，说明所制得的样品有典型的双电层电容特征，且具备良好的可逆性。
如图5所示，为实施例2所制备的rGO/CoZn-S//AC ASC复合材料用作电极材料在恒电流充放电的电压范围为0-1.6V，电流密度为 1、2、3、5、8和10A/g测试的能量密度和功率密度图，其中功率密度为786.67W/Kg时能量密度是91.78，说明本实施例2所制备的rGO @CoZn-S复合材料用作电极材料具有较高的比电容和较大的功率密度。
如图6所示，为实施例2所制备的rGO/CoZn-S//AC ASC复合材料用作电极材料进行循环稳定性测试结果，在第400次循环左右，其比电容值有所上升，说明电极材料开始活化。在后面的循环中，比电容逐渐稳定，循环8000次后其比电容保持了初始容量的90.4％。
实施例4
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比1:2混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:1；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为5:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为1mg:3mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，90℃恒温3h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
实施例5
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比1:2混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:2；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1.5mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为7:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为2mg:3mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，90℃恒温2h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
实施例6
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比1:2混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:1；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为2mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为9:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为1mg:1mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，120℃恒温1h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
实施例7
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比1:1混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:1；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为5:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为1mg:3mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，120℃恒温1.5h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
实施例8
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比1:1混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:2；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1.5mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为7:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为2mg:3mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，120℃恒温2h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
实施例9
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比2:1混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:2；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为2mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为9:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为1mg:1mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，90℃恒温3h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
实施例10
一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中（rGO @ CoZn-S）的复合薄膜电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2·6H2O溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2·6H2O溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O 溶液以体积比2:1混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:1；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为7:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺（TAA）与无水乙醇以固液比为2mg:3mL超声分散均匀，转移至50mL反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，120℃恒温1h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、分别配制摩尔浓度为0.05mol/L的Co(NO3)2溶液、0.025 mol/L Zn(NO3)2溶液，超声均匀，将配制好的Co(NO3)2和Zn(NO3)2溶液以体积比1:2～2:1混合搅拌均匀，再加入经超声分散均匀的0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液混合均匀得到CoZn-MOF悬浊液，其中所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:1～2；
步骤2、按照石墨烯与去离子水的固液比为1～2mg:5mL的比例，将带负电荷的石墨烯均匀分散在去离子水中，量取所制得的CoZn-MOF悬浊液加入石墨烯溶液中静置60min，所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为5～9:50，真空抽滤得GO @ CoZn-MOF夹心状复合薄膜；
步骤3、硫代乙酰胺与无水乙醇以固液比为1～2mg:1～3mL超声分散均匀，转移至反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，90℃～120℃恒温1～3h，自然冷却至室温，取出，用去离子水和乙醇交替洗净，真空60℃干燥24h得到rGO @ CoZn-S复合薄膜电极。
2.根据权利要求1所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法，其特征在于：步骤1所述将配制好的Co(NO3)2和Zn(NO3)2溶液以体积比1:1混合搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法，其特征在于：步骤1所述2-甲基咪唑溶液与混合溶液的体积比为1:2。
4.根据权利要求1所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法，其特征在于：步骤2所述CoZn-MOF悬浊液与石墨烯溶液的体积比为7:50。
5.根据权利要求1所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法，其特征在于：步骤3所述硫代乙酰胺与无水乙醇以固液比为2mg:3mL超声分散均匀。
6.根据权利要求1所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极制备方法，其特征在于：步骤3所述转移至反应釜并浸入GO @ CoZn-MOF复合薄膜，120℃恒温1h，所述GO@ CoZn-MOF复合薄膜的尺寸为1cm×2cm。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述方法制得的CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极。
8.一种如权利要求7所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极，其特征为：所述电极形貌为颗粒夹心状的复合薄膜。
9.一种如权利要求7或8所述CoZn-S纳米颗粒穿插在石墨烯中的复合薄膜电极的应用，其特征为：将其应用于超级电容器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191231 |