CN113643904A - 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法 - Google Patents

氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113643904A
CN113643904A CN202110970849.1A CN202110970849A CN113643904A CN 113643904 A CN113643904 A CN 113643904A CN 202110970849 A CN202110970849 A CN 202110970849A CN 113643904 A CN113643904 A CN 113643904A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
sulfur
nitrogen
doped graphene
mos
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
Application number
CN202110970849.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113643904B (zh
Inventor
赵瑨云
胡家朋
林皓
梁松
张玉斌
林志毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuyishan Bikong Environmental Protection Technology Co ltd
Wuyi University
Original Assignee
Wuyishan Bikong Environmental Protection Technology Co ltd
Wuyi University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuyishan Bikong Environmental Protection Technology Co ltd, Wuyi University filed Critical Wuyishan Bikong Environmental Protection Technology Co ltd
Priority to CN202110970849.1A priority Critical patent/CN113643904B/zh
Publication of CN113643904A publication Critical patent/CN113643904A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113643904B publication Critical patent/CN113643904B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48—Conductive polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • 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
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极材料的制备方法。以氧化石墨烯为载体，以吡咯为氮源、噻吩为硫源，通过一系列聚合、活化、预氧化和碳化得到氮硫共掺杂氧化石墨烯。接着将氮硫共掺杂氧化石墨烯经过酸活化、二氯亚砜改性、对苯二胺改性和苯胺聚合得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺。最后通过热水反应将MoS2负载到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺上得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2。氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，在电流密度为1A/g条件下，比电容为大于400F/g，循环使用800次后，电容为初始值80％以上。

Description

氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，属于复合材料和电化学材料领域。
背景技术
超级电容器作为一种介于电容器和二次电池之间的新型储能材料，由于充放电速率快、能量密度和功率密度高、循环使用寿命长等优点，而受到人们的广泛关注。超级电容器性能的好坏主要取决于电极材料的选择。目前使用的电极材料主要为碳材料、金属氧化物和导电聚合物。碳材料导电性好、循环使用寿命长，但是其比电容比较小；金属氧化物材料比电容比较高，但导电性差、成本高；而导电聚合物材料虽然比电容也比较高，加工性能好，但是循环使用稳定性差。因此如何将碳材料与金属氧化物材料和导电聚合物材料复合，提高材料的比电容、导电性和循环稳定性成为科学研究的热点。石墨烯(Graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。它具有比表面积大、导热导电性好、孔隙率高、化学稳定性好和机械强度高等优点，被广泛应用于储能、生物医学、光学材料、半导体材料等领域。
目前石墨烯/聚苯胺复合材料的制备主要通过原位化学聚合法和电化学聚合法。例如Ram等人，在石墨烯溶液中引发苯胺单体聚合，制备了石墨烯/聚苯胺复合材料，在电流密度为0.1A/g下，比电容为300-500F/g(Gomez H,et al.,J.Power Sources 2011,196,4102)。Wu等人首先原位聚合氧化石墨烯/聚苯胺前驱体，然后通过水合肼还原制备石墨烯/聚苯胺复合材料，测得材料的比电容达到480F/g，并且具有良好的循环使用寿命(Zhang K,J.Chem.Mater.2010,22,1392)。以上方法中石墨烯与聚苯胺之间只是普通的复合，两者之间通过范德华力作用，会导致石墨烯在制备过程中发生团聚，导致性能下降。如何将石墨烯与聚苯胺发生化学作用力形成复合物，成为科学研究的热点。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其包括如下步骤：
S1、制备氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物；
S2、将所述氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物浸泡于氯化铵溶液中12h后，经过洗涤、干燥，在氩气的保护下，进行煅烧，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯；
S3、将所述氮硫共掺杂氧化石墨烯用硫酸和硝酸的混合液活化后，转入二甲亚砜中，将羧基转变为酰氯，得到酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯；
S4、将所述酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和对苯二胺分散于N,N-二甲基甲酰胺和三乙基胺的混合液中，在氮气的保护下，加热反应，得到对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯；
S5、将所述对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和十二烷基苯磺酸钠分散于去离子水中，混匀后，注入苯胺单体，然后加入FeC13，进行反应，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺；
S6、将钼酸钠和硫脲溶解去离子水中后，转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢管式高压釜中，加入所述氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺，然后用去离子水定容至不锈钢管式高压釜总容积的80％，密封后，进行水热反应，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2；
S7、将所述氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2、乙炔黑和PTFE按8：1：1的质量比混合在无水乙醇中，超声分散后，涂覆在泡沫镍表面，真空干燥后压片，得到所述氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
作为优选方案，所述氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物的制备方法为：
将氧化石墨烯和十二烷基苯磺酸钠分散于去离子水中，形成分散液；
在所述分散液中加入吡咯、噻吩和FeC13，反应后，经过过滤、洗涤和干燥、得到氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物；
将所述氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物。
作为优选方案，所述氧化石墨烯、吡咯和噻吩的质量比为(10～15)：(2～4)：(1～2)。
作为优选方案，步骤S2中所述氯化铵溶液的质量分数为0.1～2％。
作为优选方案，步骤S2中所述煅烧分两个阶段进行，第一个阶段是从25℃升温到250～300℃，保温2h，第二个阶段是从250～300℃升温到750～300℃，保温2h。
作为优选方案，步骤S4中所述的加热反应的温度为120℃。
作为优选方案，步骤S5中所述的对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和苯胺单体的质量比为(1～2)：(2～6)。
作为优选方案，步骤S6中所述的钼酸钠、硫脲和氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺的质量比为(2～4)：(10～15)：(1～2)。
作为优选方案，步骤S6中所述的水热反应的温度为160℃。
一种由前述的制备方法得到的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
本发明的机理在于：
1)以氧化石墨烯为载体，通过水溶液体系引发单体吡咯和噻吩聚合，得到氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合材料。以聚吡咯为氮源、聚噻吩为硫源，将复合材料用氯化铵活化、预氧化和碳化，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯。
2)将氮硫共掺杂氧化石墨烯依次经过酸活化、二氯亚砜改性和对苯二胺改性得到对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。将对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯与苯胺接枝聚合得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺。
3)最后通过热水反应将MoS2负载到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺上得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)相比于氧化石墨烯，氮、硫共掺杂氧化石墨烯中氮和硫元素的掺入将会产生N-C和S-C键，其中毗邻N和S原子的C原子将会带有更多的正电荷，从而能有效增强石墨烯材料的电负性，增加反应的活性点，从而提高比电容。
2)与普通聚苯胺和石墨烯材料复合相比，将聚苯胺接枝到石墨烯材料上，由于在聚苯胺和石墨烯之间形成了共价键连接，提高了电子在聚苯胺和石墨烯之间的传输，大大提高了材料的比电容。
3)将聚苯胺接枝到石墨烯电极上，然后与过渡金属硫化物MoS2复合，克服了单一石墨烯电极材料比电容低的缺点，大大提高了电极材料的比电容。
4)该制备方法工艺稳定、易于操作、质量可靠、成本低廉，质量轻，无污染等特点，具有很好的商业化前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中实施例1制备的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，具体包括如下步骤：
1)氮硫共掺杂氧化石墨烯的制备
在三颈烧瓶中加入1.3g氧化石墨烯、5g十二烷基苯磺酸钠和300mL去离子水，常温下磁力搅拌形成分散液。向分散液中加入0.2g吡咯、0.1g噻吩和1.8g FeC13，继续搅拌反应12h，产物过滤、洗涤、干燥，得到氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物。将复合物浸泡在100mL质量浓度为1.2％的氯化铵溶液中12h，洗涤、干燥。将复合物放入管式炉中，在氩气保护条件下，从25℃升温到270℃，保温2h，接着从270℃升温到780℃，保温2h，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯(NSGO)。
2)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺
将0.4g氮硫共掺杂氧化石墨烯浸泡在硫酸和硝酸的混合溶液中5h，洗涤、干燥得到活化氮硫共掺杂氧化石墨烯。将活化氮硫共掺杂氧化石墨烯浸泡在30mL的二氯亚砜中3h，将羧基转变为酰氯，浸泡结束后取出干燥，得到酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。在三口烧瓶中加入50mLN,N-二甲基甲酰胺和10mL三乙基胺中，将0.3g酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和2g对苯二胺加入三口烧瓶中，氮气保护条件下，120℃反应30h，产物过滤、乙醇洗涤、干燥得到对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。
室温下将0.25g对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯、0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到100mL去离子水中进行搅拌。搅拌均匀后注入0.7g苯胺单体，而后加入3g FeC13，继续搅拌反应12h。产物用水和无水乙醇洗涤3次后，在60℃下真空烘箱中干燥24h，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺。
3)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2
将0.2g钼酸钠和1g硫脲加入40mL去离子水中，磁力搅拌溶解。将溶液倒入100mL内衬为聚四氟乙烯的不锈钢管式高压釜中，依次加入0.1g氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺，和去离子水至总容量的80％。将高压反应釜置于鼓风箱中，从室温升温至160℃，保温12h。反应结束后自然降温至常温，抽滤、洗涤、干燥得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2，扫描电镜照片如图1所示。
4)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备
将氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2、乙炔黑和PTFE按8：1：1的质量比混合在无水乙醇中，超声分散40min后，涂覆在泡沫镍上，于60℃真空干燥6h，然后在10MPa压力下压片制得氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
本实施例制备的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为418F/g，循环使用800次后，电容为初始值的81.1％。
实施例2
本实施例提供了一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，具体包括如下步骤：
1)氮硫共掺杂氧化石墨烯的制备
在三颈烧瓶中加入1.4g氧化石墨烯、5g十二烷基苯磺酸钠和300mL去离子水，常温下磁力搅拌形成分散液。向分散液中加入0.3g吡咯、0.1g噻吩和1.8g FeC13，继续搅拌反应12h，产物过滤、洗涤、干燥，得到氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物。将复合物浸泡在100mL质量浓度为1％的氯化铵溶液中12h，洗涤、干燥。将复合物放入管式炉中，在氩气保护条件下，从25℃升温到290℃，保温2h，接着从290℃升温到780℃，保温2h，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯(NSGO)。
2)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺
将0.4g氮硫共掺杂氧化石墨烯浸泡在硫酸和硝酸的混合溶液中5h，洗涤、干燥得到活化氮硫共掺杂氧化石墨烯。将活化氮硫共掺杂氧化石墨烯浸泡在30mL的二氯亚砜中3h，将羧基转变为酰氯，浸泡结束后取出干燥，得到酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。在三口烧瓶中加入50mLN,N-二甲基甲酰胺和10mL三乙基胺中，将0.3g酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和2g对苯二胺加入三口烧瓶中，氮气保护条件下，120℃反应30h，产物过滤、乙醇洗涤、干燥得到对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。
室温下将0.2g对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯、0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到100mL去离子水中进行搅拌。搅拌均匀后注入0.5g苯胺单体，而后加入3g FeC13，继续搅拌反应12h。产物用水和无水乙醇洗涤3次后，在60℃下真空烘箱中干燥24h，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺。
3)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2
将0.3g钼酸钠和1.2g硫脲加入40mL去离子水中，磁力搅拌溶解。将溶液倒入100mL内衬为聚四氟乙烯的不锈钢管式高压釜中，依次加入0.15g氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺，和去离子水至总容量的80％。将高压反应釜置于鼓风箱中，从室温升温至160℃，保温12h。反应结束后自然降温至常温，抽滤、洗涤、干燥得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2。
4)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备
将氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2、乙炔黑和PTFE按8：1：1的质量比混合在无水乙醇中，超声分散40min后，涂覆在泡沫镍上，于60℃真空干燥6h，然后在10MPa压力下压片制得氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
本实施例制备的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为401F/g，循环使用800次后，电容为初始值的80.9％。
实施例3
本实施例提供了一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，具体包括如下步骤：
1)氮硫共掺杂氧化石墨烯的制备
在三颈烧瓶中加入1.2g氧化石墨烯、5g十二烷基苯磺酸钠和300mL去离子水，常温下磁力搅拌形成分散液。向分散液中加入0.4g吡咯、0.1g噻吩和1.8g FeC13，继续搅拌反应12h，产物过滤、洗涤、干燥，得到氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物。将复合物浸泡在100mL质量浓度为1.1％的氯化铵溶液中12h，洗涤、干燥。将复合物放入管式炉中，在氩气保护条件下，从25℃升温到300℃，保温2h，接着从300℃升温到780℃，保温2h，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯(NSGO)。
2)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺
将0.4g氮硫共掺杂氧化石墨烯浸泡在硫酸和硝酸的混合溶液中5h，洗涤、干燥得到活化氮硫共掺杂氧化石墨烯。将活化氮硫共掺杂氧化石墨烯浸泡在30mL的二氯亚砜中3h，将羧基转变为酰氯，浸泡结束后取出干燥，得到酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。在三口烧瓶中加入50mLN,N-二甲基甲酰胺和10mL三乙基胺中，将0.3g酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和2g对苯二胺加入三口烧瓶中，氮气保护条件下，120℃反应30h，产物过滤、乙醇洗涤、干燥得到对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯。
室温下将0.22g对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯、0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到100mL去离子水中进行搅拌。搅拌均匀后注入0.6g苯胺单体，而后加入3g FeC13，继续搅拌反应12h。产物用水和无水乙醇洗涤3次后，在60℃下真空烘箱中干燥24h，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺。
3)氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2
将0.25g钼酸钠和1.1g硫脲加入40mL去离子水中，磁力搅拌溶解。将溶液倒入100mL内衬为聚四氟乙烯的不锈钢管式高压釜中，依次加入0.12g氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺，和去离子水至总容量的80％。将高压反应釜置于鼓风箱中，从室温升温至160℃，保温12h。反应结束后自然降温至常温，抽滤、洗涤、干燥得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2。
4))氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备
将氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2、乙炔黑和PTFE按8：1：1的质量比混合在无水乙醇中，超声分散40min后，涂覆在泡沫镍上，于60℃真空干燥6h，然后在10MPa压力下压片制得氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
本实施例制备的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为411F/g，循环使用800次后，电容为初始值的79.1％。
对比例1
本对比例与实施例1不同的是省略步骤1)，直接将氧化石墨烯加入2)步骤反应中，最终得到的氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为277F/g，循环使用800次后，电容为初始值的73.1％。
对比例2
本对比例与实施例1不同的是步骤1)中只加入吡咯，不加噻吩，最终得到氮掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为330F/g，循环使用800次后，电容为初始值的70.1％。
对比例3
本对比例与实施例1不同的是步骤1)中只加入噻吩，不加吡咯，最终得到硫掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为299F/g，循环使用800次后，电容为初始值的72.3％。
对比例4
本对比例与实施例1不同的是省略步骤2)，将步骤1)制备得到的氮硫共掺杂氧化石墨烯直接用于步骤3)中，最终得到氮硫掺共掺杂氧化石墨烯/MoS2电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为218F/g，循环使用800次后，电容为初始值的70.4％。
对比例5
本对比例与实施例1不同的是省略步骤3)，最终得到氮硫掺共掺杂氧化石墨烯电极，电流密度为1A/g条件下，比电容为270F/g，循环使用800次后，电容为初始值的70.5％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物；
S2、将所述氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物浸泡于氯化铵溶液中12h后，经过洗涤、干燥，在氩气的保护下，进行煅烧，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯；
S3、将所述氮硫共掺杂氧化石墨烯用硫酸和硝酸的混合液活化后，转入二甲亚砜中，将羧基转变为酰氯，得到酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯；
S4、将所述酰氯改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和对苯二胺分散于N,N-二甲基甲酰胺和三乙基胺的混合液中，在氮气的保护下，加热反应，得到对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯；
S5、将所述对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和十二烷基苯磺酸钠分散于去离子水中，混匀后，注入苯胺单体，然后加入FeC13，进行反应，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺；
S6、将钼酸钠和硫脲溶解去离子水中后，转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢管式高压釜中，加入所述氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺，然后用去离子水定容至不锈钢管式高压釜总容积的80％，密封后，进行水热反应，得到氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2；
S7、将所述氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2、乙炔黑和PTFE按8：1：1的质量比混合在无水乙醇中，超声分散后，涂覆在泡沫镍表面，真空干燥后压片，得到所述氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
2.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物的制备方法为：
将氧化石墨烯和十二烷基苯磺酸钠分散于去离子水中，形成分散液；
在所述分散液中加入吡咯、噻吩和FeC13，反应后，经过过滤、洗涤和干燥、得到氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物；
将所述氧化石墨烯/聚吡咯/聚噻吩复合物。
3.如权利要求2所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯、吡咯和噻吩的质量比为(10～15)：(2～4)：(1～2)。
4.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述氯化铵溶液的质量分数为0.1～2％。
5.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述煅烧分两个阶段进行，第一个阶段是从25℃升温到250～300℃，保温2h，第二个阶段是从250～300℃升温到750～300℃，保温2h。
6.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的加热反应的温度为120℃。
7.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述的对苯二胺改性氮硫共掺杂氧化石墨烯和苯胺单体的质量比为(1～2)：(2～6)。
8.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述的钼酸钠、硫脲和氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺的质量比为(2～4)：(10～15)：(1～2)。
9.如权利要求1所述的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述的水热反应的温度为160℃。
10.一种由权利要求1所述的制备方法得到的氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极。
CN202110970849.1A 2021-08-23 2021-08-23 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法 Active CN113643904B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110970849.1A CN113643904B (zh) 2021-08-23 2021-08-23 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110970849.1A CN113643904B (zh) 2021-08-23 2021-08-23 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113643904A true CN113643904A (zh) 2021-11-12
CN113643904B CN113643904B (zh) 2022-08-23

Family

ID=78423573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110970849.1A Active CN113643904B (zh) 2021-08-23 2021-08-23 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113643904B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114420465A (zh) * 2021-12-17 2022-04-29 晋江瑞碧科技有限公司 一种石墨烯基电极的制备方法
CN114446672A (zh) * 2021-12-17 2022-05-06 晋江瑞碧科技有限公司 一种温度响应性石墨烯基水凝胶电极的制备方法
CN114685817A (zh) * 2022-05-11 2022-07-01 武夷学院 聚丙烯酸/氮硫共掺杂石墨烯互穿网络聚合物水凝胶的制备方法及其用途
CN114783789A (zh) * 2022-04-29 2022-07-22 晋江瑞碧科技有限公司 氮掺杂石墨烯接枝聚(n-氨基甘氨酸)/纤维素纳米纤维膜柔性电极材料的制备方法
CN114783783A (zh) * 2022-05-17 2022-07-22 晋江瑞碧科技有限公司 氮硫共掺杂石墨烯基复合多孔气凝胶的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104559176A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 西南科技大学 一种三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法
CN104658764A (zh) * 2015-02-06 2015-05-27 浙江大学 石墨烯气凝胶三元复合超级电容器电极材料及制备与应用
CN105086447A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 苏州卓伟企业管理咨询有限公司 一种改性氧化石墨烯/pi复合材料的制备方法
CN105161691A (zh) * 2015-10-10 2015-12-16 岭南师范学院 一种少层数MoS2/磷掺杂石墨烯电化学储钠复合电极的制备方法
CN105931855A (zh) * 2016-06-04 2016-09-07 常州大学 氮硫共掺杂碳-聚苯胺复合材料的合成及应用于超级电容器
KR20160134092A (ko) * 2015-05-14 2016-11-23 부산대학교 산학협력단 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법, 이에 의하여 제조된 복합체 및 이를 이용한 리튬-황 이차전지
CN108539217A (zh) * 2018-04-19 2018-09-14 常州大学 氮硫共掺杂碳纳米管的制备方法及其应用
CN110034288A (zh) * 2019-04-15 2019-07-19 深圳市高能达电池有限公司 一种锂硫电池正极用石墨烯接枝聚吡咯纳米管/硫复合材料的制备方法
CN110093032A (zh) * 2019-04-28 2019-08-06 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种氮硫共掺杂石墨烯/聚苯胺气凝胶及其制备方法与应用
CN111508721A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 刘庆信 一种石墨烯修饰苯胺-吡咯共聚物的电极材料及其制法
CN112522948A (zh) * 2020-09-10 2021-03-19 无锡市利诚纺织科技有限公司 一种导电型石墨烯复合聚苯胺接枝粘胶纤维的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104559176A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 西南科技大学 一种三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法
CN104658764A (zh) * 2015-02-06 2015-05-27 浙江大学 石墨烯气凝胶三元复合超级电容器电极材料及制备与应用
KR20160134092A (ko) * 2015-05-14 2016-11-23 부산대학교 산학협력단 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법, 이에 의하여 제조된 복합체 및 이를 이용한 리튬-황 이차전지
CN105086447A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 苏州卓伟企业管理咨询有限公司 一种改性氧化石墨烯/pi复合材料的制备方法
CN105161691A (zh) * 2015-10-10 2015-12-16 岭南师范学院 一种少层数MoS2/磷掺杂石墨烯电化学储钠复合电极的制备方法
CN105931855A (zh) * 2016-06-04 2016-09-07 常州大学 氮硫共掺杂碳-聚苯胺复合材料的合成及应用于超级电容器
CN108539217A (zh) * 2018-04-19 2018-09-14 常州大学 氮硫共掺杂碳纳米管的制备方法及其应用
CN110034288A (zh) * 2019-04-15 2019-07-19 深圳市高能达电池有限公司 一种锂硫电池正极用石墨烯接枝聚吡咯纳米管/硫复合材料的制备方法
CN110093032A (zh) * 2019-04-28 2019-08-06 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种氮硫共掺杂石墨烯/聚苯胺气凝胶及其制备方法与应用
CN111508721A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 刘庆信 一种石墨烯修饰苯胺-吡咯共聚物的电极材料及其制法
CN112522948A (zh) * 2020-09-10 2021-03-19 无锡市利诚纺织科技有限公司 一种导电型石墨烯复合聚苯胺接枝粘胶纤维的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LING YU ET AL: "Facile synthesis and enhanced electrochemical properties of reduced graphene oxide/MoS2/polyaniline ternary composites", 《DALTON TRANSACTIONS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114420465A (zh) * 2021-12-17 2022-04-29 晋江瑞碧科技有限公司 一种石墨烯基电极的制备方法
CN114446672A (zh) * 2021-12-17 2022-05-06 晋江瑞碧科技有限公司 一种温度响应性石墨烯基水凝胶电极的制备方法
CN114446672B (zh) * 2021-12-17 2023-07-28 武夷学院 一种温度响应性石墨烯基水凝胶电极的制备方法
CN114420465B (zh) * 2021-12-17 2023-08-18 武夷学院 一种石墨烯基电极的制备方法
CN114783789A (zh) * 2022-04-29 2022-07-22 晋江瑞碧科技有限公司 氮掺杂石墨烯接枝聚(n-氨基甘氨酸)/纤维素纳米纤维膜柔性电极材料的制备方法
CN114783789B (zh) * 2022-04-29 2023-08-04 武夷学院 氮掺杂石墨烯接枝聚(n-氨基甘氨酸)/纤维素纳米纤维膜柔性电极材料的制备方法
CN114685817A (zh) * 2022-05-11 2022-07-01 武夷学院 聚丙烯酸/氮硫共掺杂石墨烯互穿网络聚合物水凝胶的制备方法及其用途
CN114685817B (zh) * 2022-05-11 2023-07-28 武夷学院 聚丙烯酸/氮硫共掺杂石墨烯互穿网络聚合物水凝胶的制备方法及其用途
CN114783783A (zh) * 2022-05-17 2022-07-22 晋江瑞碧科技有限公司 氮硫共掺杂石墨烯基复合多孔气凝胶的制备方法
CN114783783B (zh) * 2022-05-17 2023-08-18 武夷学院 氮硫共掺杂石墨烯基复合多孔气凝胶的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113643904B (zh) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113643904B (zh) 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚苯胺/MoS2电极的制备方法
CN105253871B (zh) 超级电容器用含氮碳材料及其制备方法、超级电容器电极材料
KR101865993B1 (ko) 질소와 금속이 도핑된 다공성 탄소 소재 및 그 제조방법
CN106219515B (zh) 具有特殊交联空球状氮掺杂碳材料的合成方法
CN109103028B (zh) 一种碳包覆氮化碳纳米管及其制备方法与应用
CN105314614A (zh) 一种氮掺杂多孔碳纳米管材料、制备方法及其在超级电容器电极的应用
CN111463019B (zh) 一种核-壳结构电极材料的制备方法
CN114156093B (zh) N/o共掺杂的硫化钼@多孔碳复合电极材料及其制备方法和应用
CN113643905B (zh) 氮掺杂氧化石墨烯接枝聚合物电极材料的制备方法及其用途
CN113628892B (zh) 氮硫共掺杂氧化石墨烯接枝聚噻吩-co-吡咯/Co3O4电极材料的制备方法
CN107161979B (zh) 一种碳基纳米带多孔材料以及制备方法与应用
CN112357900B (zh) 一种高密度氮氧氯共掺杂碳颗粒材料、以及制备方法与应用
CN111422865B (zh) 一种超级电容器用含氮炭材料及其制备方法和应用
CN113363085B (zh) 氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料及其电极的制备方法
CN109920654B (zh) 一种石墨烯/碳纳米片电极的制备方法
Wang et al. Fabrication of MWNT@ CMPs and carbonized MWNT@ CMPs for supercapacitors
CN109087820B (zh) 超声化学法原位制备石墨烯复合电极材料
CN113355918B (zh) 微孔碳纤维接枝聚苯胺/ CoNi2S4复合材料的制备方法及用途
CN112837947B (zh) 无机-纤维素原料制备的氮硫共掺杂层状多孔碳杂化材料及制备和应用
CN106045552B (zh) 一种三维石墨烯宏观体制备方法
CN111710532B (zh) 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用
CN112820547B (zh) 一种高度石墨化的生物质基多孔氮掺杂碳纤维材料的制备方法及其应用
CN111091977A (zh) 基于导电聚合物聚n-羟乙基苯胺3d氮氧共掺杂碳超级电容器电极材料的制备方法
CN114685817B (zh) 聚丙烯酸/氮硫共掺杂石墨烯互穿网络聚合物水凝胶的制备方法及其用途
CN110937596A (zh) 一种基于生物质废弃物制备类石墨烯材料的方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant