CN115180660B - 一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，所述的双金属硫化物电极材料的分子通式为AB2S4，A、B为过渡金属，合成方法包括下述步骤：（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物AB2S4的化学计量比，将A和B的硝酸盐，按摩尔比加入无水乙醇中，搅拌至澄清，然后按摩尔比量加入硫脲，再加入适量尿素，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；（2）双金属硫化物AB2S4的制备：将前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为140～180℃，反应时间为8～16小时，反应结束后，固液分离、洗涤、干燥后，即得单一尖晶石物相的双金属硫化物粉体；本发明合成工艺简单，合成时间短，合成过程易于控制，重复性好，合成产物纯度高，比表面积大。
Description
技术领域
本发明涉及电极材料技术领域，特别涉及一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法。本发明所述的双金属硫化物分子通式为AB2S4，为单一尖晶石相体系，其中A、B为过渡金属，A金属选自Ni, Mn, Zn, Cu中的任意一种，B金属选自Fe, Co中的任意一种。
背景技术
双金属氧化物具有高的电导率、多种化合价态、高的理论比电容，是一种用途广泛的电极材料。近年来的研究表明，通过硫元素取代氧元素，可以引起尖晶石结构的化学键伸长，有利于电子传输，从而提高电极材料的电化学性能。因此，双金属硫化物是一种非常有希望的超级电容器、锂离子或钠离子电池的电极候选材料。
目前，国内外主要采用两步水热法合成尖晶石结构AB2S4体系的双金属硫化物电极材料。两步水热法主要两个步骤：双金属氧化物前驱体的合成、前驱体的硫化（见Y. Gong,et al., Applied Surface Science, 2019, 476: 600和X. Huang, et al., AppliedSurface Science, 2019, 487: 68）。该方法合成时间长；并且在硫化过程中，产生新的硫化物，如CoS, MnS, Ni3S2等，难以获得单一尖晶石相的双金属硫化物，从而降低了电极材料的电化学性能。
此外，大的比表面积被认为有利于电极材料与电解液的接触，促进电子离子的传输，从而提高电极材料的电化学性能。国内外研究表明，花状结构的电极材料具有大的比表面积和高的比电容（见J. Wang, et al., Electrochimica Acta, 2016, 213: 663）。如何进一步提高电极材料的比表面积和比电容仍然是目前电化学研究的难题。
因此，需要探索和研究一种简单、有效的合成方法，制备出具有大的比表面积、高比电容的双金属硫化物电极材料。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的问题，提供一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法。本发明方法工艺简单，一步法即可合成具有单一尖晶石结构AB2S4体系的双金属硫化物电极材料，且合成的材料具有花状分级纳米结构，高的物相纯度、大的比表面积以及优异的电化学性能。
本发明的一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，所述的双金属硫化物电极材料的分子通式为AB2S4，分子通式中，A、B为过渡金属，金属选自Ni, Mn, Zn,Cu中的任意一种，B金属选自Fe, Co中的任意一种。合成方法包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物AB2S4的化学计量比，将A和B的硝酸盐，按摩尔比为1:2的比例加入无水乙醇中，搅拌至澄清，然后加入A的硝酸盐4倍摩尔量的硫脲，再加入A的硝酸盐12～18倍摩尔量的尿素，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物AB2S4的制备：将前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为140～180℃，反应时间为8～16小时，反应结束后，固液分离、洗涤、干燥后，即得单一尖晶石物相的双金属硫化物粉体。
优选地，步骤（2）中干燥的温度为80～100℃，干燥时间为8～12小时。
优选地，步骤（2）中洗涤所用的溶剂依次为去离子水和无水乙醇，洗涤至电极材料的洗涤液为中性即可。
本发明制得的单一尖晶石物相的双金属硫化物粉体具有花状分级纳米结构，其直径为1～3μm，比表面积为22～30m2/g；花状结构的次级单元为球形颗粒，颗粒粒径为30～100nm。
本发明制备的一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池中作为电极材料的应用。
本发明中电极的制备方法如下（以超级电容器中应用为例）：采用稀盐酸、丙酮、无水乙醇、去离子水，依次清洗泡沫镍(电极载体)10分钟，然后真空干燥1小时。将双金属硫化物电极材料、乙炔黑、PVDF（聚偏二氟乙烯）均匀混合，质量比为8:1:1。采用涂覆法（小批量生产）印刷到1cm×1cm泡沫镍基体上，随后进行真空干燥，温度为80℃，时间为10小时。得到电极样品，每个样品含有上述电极材料质量为1毫克。本发明的电极材料电化学性能是采用三电极装置测试，双金属硫化物为工作电极，金属铂为对电极，Hg/HgO为参比电极。电解液为6mol/L的KOH溶液。经过恒电流充放电试验验证，本发明制备的双金属硫化物电极材料是通过法拉第氧化还原反应储存电荷，其比电容高达1660F/g（测试电流密度为1A/g）。在测试电流密度为10A/g时，比电容保留率为90%，表明其具有优异的倍率性能，本发明合成的双金属硫化物电极材料具有良好的应用前景。
本发明制备双金属硫化物电极材料的方法简单，一步溶剂热法即可实现合成过程，且生成产物为单一尖晶石物相，本发明所涉及的化学原理和化学反应方程式如下（以NiCo2S4电极材料为例，其他电极材料的合成原理同理类推即可）：
硝酸盐、尿素、硫脲溶于无水乙醇中，金属离子与尿素和硫脲形成配合物。二价钴配合物不稳定，与空气中的氧气发生反应产生三价钴配合物。在160℃溶剂热条件下，金属离子配合物分解，缓慢释放金属离子Ni2+, Co2+，同时硫脲发生水解释放硫化氢。在无水乙醇溶液中，Ni2+, Co2+， S2-反应生成NiCo2S4。反应方程式如下：
Co2+ + 6CO(NH2)2 → Co[CO(NH2)2]6 2+；
Ni2+ + 2CO(NH2)2 → Ni[CO(NH2)2]2 2+；
Co2+ + 4CS(NH2)2 → Co[CS(NH2)2]4 2+；
Ni2+ + 6CS(NH2)2 → Ni[CO(NH2)2]6 2+；
4Co[CO(NH2)2]6 2+ + 4H+ + O2 → 4Co[CO(NH2)2]6 3+ + 2H2O；
4Co[CS(NH2)2]6 2+ + 4H+ + O2 → 4Co[CS(NH2)2]6 3+ + 2H2O；
Ni/Co complex → Ni2+ + Co3+ + CO(NH2)2 + CS(NH2)2；
CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2；
CS(NH2)2 + 2H2O → H2S + 2NH3 + CO2；
NH3 + H2O → NH4 + + OH-；
H2S + 2OH- → S2- + 2H2O；
Ni2+ + 2Co3+ + 4S2- → NiCo2S4。
本发明与两步水热合成法相比，其优异效果是：合成工艺简单，合成时间短，合成过程易于控制，重复性好，合成产物纯度高，比表面积大。经X射线衍射（XRD）测试证实，合成产物具有单一的尖晶石相，说明产物物相纯度高。经扫描电子显微镜（SEM）测试证实，合成产物具有花状分级纳米结构，其直径为1～3μm，次级单元为球形结构，颗粒粒径为30～100nm。经氮气吸附脱附（BET）测试证实，合成粉体的比表面积为20～30m2/g。本方法合成的产物能够用于超级电容器电极材料，并且经过试验验证，制备得到的电极材料是通过法拉第氧化还原反应储存电荷，其比电容高达1300～1660F/g（测试电流密度为1A/g）。在测试电流密度为10A/g时，比电容保留率为85～92%，表明其具有优异的倍率性能，本发明合成的双金属硫化物电极材料具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1的NiCo2S4纳米粉体的XRD图谱；
图2为实施例1的NiCo2S4纳米粉体的SEM照片，放大倍数为20000倍；
图3为实施例1的NiCo2S4纳米粉体的SEM照片，放大倍数为100000倍；
图4为实施例1的NiCo2S4纳米粉体的氮气吸附脱附曲线和孔径分布图；
图5为实施例1的NiCo2S4纳米粉体的恒流充放电曲线图；
图6为实施例1的NiCo2S4纳米粉体的比电容曲线图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
实施例1
本实施例是以制备NiCo2S4为例，来对本申请的权利要求进行解释，本实施例不以任何形式限制本发明。
一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物NiCo2S4的化学计量比，取六水合硝酸镍（Ni(NO3)2·6H2O）0.291g，六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O）0.582g，溶入100ml无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304g，再加入尿素0.9g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物NiCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为160℃，反应时间为12小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在100℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物NiCo2S4粉体。
将本实施例制得的双金属硫化物NiCo2S4采用XRD进行表征，得到的XRD图谱如图1所示，由图1可以看出，合成产物的XRD图中各衍射峰的位置和相对强度均与NiCo2S4的标准JCPDS卡片（No.20-0782）相一致，表明合成产物具有单一的尖晶石相。
将本实施例制得的双金属硫化物NiCo2S4在SEM电镜下放大20000倍进行观察，得到的SEM照片如图2所示，由图2可以看出，合成粉体为花状结构，直径为1～3μm，比表面积为22～30m2/g；继续放大至100000倍进行观察，得到的SEM照片如图3所示，由图3可以看出，合成粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形，颗粒粒径为30～100nm。
将本实施例制得的双金属硫化物NiCo2S4作氮气吸附脱附测试，得到的氮气吸附脱附等温曲线和孔径分布如图4所示，由图4可以看出，合成粉体氮气吸附脱附曲线为IV型，表明粉体存在介孔。
实施例2
将实施例1制得的双金属硫化物制备超级电容器的电极，具体的制备方法如下：
采用稀盐酸、丙酮、无水乙醇、去离子水，依次清洗泡沫镍10分钟，然后真空干燥1小时。将双金属硫化物电极材料、乙炔黑、PVDF均匀混合，质量比为8:1:1。采用涂覆法印刷到1cm×1cm泡沫镍基体上，随后进行真空干燥，温度为80℃，时间为10小时，得到电极样品，每个样品含有双金属硫化物电极材料的质量为1毫克。
将本实施例制备的双金属硫化物电极样品采用三电极装置测试其电化学性能，以双金属硫化物电极样品为工作电极，金属铂为对电极，Hg/HgO为参比电极，电解液为6mol/L的KOH溶液。
试验电极样品在测试电流密度分别为1A/g、2A/g、3A/g、4A/g、10A/g下的恒流充放电性能，所得电极充放电曲线结果如图5所示，比电容曲线如图6所示。由图5可知，本实施例制备的双金属硫化物电极的充放电曲线存在明显的平台，表明本实施例制备的双金属硫化物电极材料是通过法拉第氧化还原反应储存电荷，其存储电荷方式为赝电容行为。由图6可知，本实施例制备的电极具有优异的电化学性能，在1A/g测试条件下，比电容为1660F/g；具有优异的倍率性能，在10A/g条件下，比电容仍保持初始值的90%。
实施例3
本实施例以制备MnCo2S4为例，来对本申请的权利要求进行解释。
一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物MnCo2S4的化学计量比，取四水合硝酸锰(Mn(NO3)2·4H2O)0.251 g，六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O) 0.582g，溶入无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素1.08 g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物MnCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为140℃，反应时间为8小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在80℃温度下干燥8小时，即得得到双金属硫化物MnCo2S4粉体。
将本实施例制得的双金属硫化物MnCo2S4采用XRD进行表征，得到的XRD图谱显示，合成产物的XRD图中各衍射峰的位置和相对强度均与MnCo2S4的标准JCPDS卡片（No.73-1703）相一致，表明合成产物具有单一的尖晶石相。
将本实施例制得的双金属硫化物MnCo2S4在SEM电镜下放大20000倍进行观察，得到的SEM照片显示，合成粉体为花状结构，直径为1～3μm，比表面积为20～30m2/g；继续放大至100000倍进行观察，合成粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形，颗粒粒径为30～100nm。
将本实施例制得的双金属硫化物MnCo2S4作氮气吸附脱附测试，得到的氮气吸附脱附等温曲线显示，合成粉体氮气吸附脱附曲线为IV型，表明粉体存在介孔。
将本实施例制得的双金属硫化物制作超级电容器的电极。经过恒流充放电测试表明，电极具有优异的电化学性能，在1A/g测试条件下，比电容为1418F/g；具有优异的倍率性能，在10A/g条件下，比电容仍保持初始值的91%。
实施例4
本实施例以制备NiFe2S4为例，来对本申请的权利要求进行解释。
一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物NiFe2S4的化学计量比，取六水合硝酸镍（Ni(NO3)2·6H2O）0.291g，九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)0.808 g，溶入无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素0.72 g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物NiFe2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为180℃，反应时间为16小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在100℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物NiFe2S4粉体。
将本实施例制得的双金属硫化物NiFe2S4采用XRD进行表征，得到的XRD图谱显示，合成产物的XRD图中各衍射峰的位置和相对强度均与NiFe2S4的标准JCPDS卡片（No.47-1740）相一致，表明合成产物具有单一的尖晶石相。
将本实施例制得的双金属硫化物NiFe2S4在SEM电镜下放大20000倍进行观察，得到的SEM照片显示，合成粉体为花状结构，直径为1～3μm，比表面积为20～30m2/g；继续放大至100000倍进行观察，合成粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形，颗粒粒径为30～100nm。
将本实施例制得的双金属硫化物NiFe2S4作氮气吸附脱附测试，得到的氮气吸附脱附等温曲线显示，合成粉体氮气吸附脱附曲线为IV型，表明粉体存在介孔。
将本实施例制得的双金属硫化物制作超级电容器的电极。经过恒流充放电测试表明，电极具有优异的电化学性能，在1A/g测试条件下，比电容为1300F/g；具有优异的倍率性能，在10A/g条件下，比电容仍保持初始值的92%。
实施例5
本实施例以制备ZnCo2S4为例，来对本申请的权利要求进行解释。
一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物ZnCo2S4的化学计量比，取六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）0.297 g，六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)0.582 g，溶入无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素0.9g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物ZnCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为150℃，反应时间为12小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在90℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物ZnCo2S4粉体。
将本实施例制得的双金属硫化物ZnCo2S4采用XRD进行表征，得到的XRD图谱显示，合成产物的XRD图中各衍射峰的位置和相对强度均与ZnCo2S4的标准JCPDS卡片（No.47-1656）相一致，表明合成产物具有单一的尖晶石相。
将本实施例制得的双金属硫化物ZnCo2S4在SEM电镜下放大20000倍进行观察，得到的SEM照片显示，合成粉体为花状结构，直径为1～3μm，比表面积为20～30m2/g；继续放大至100000倍进行观察，合成粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形，颗粒粒径为30～100nm。
将本实施例制得的双金属硫化物ZnCo2S4作氮气吸附脱附测试，得到的氮气吸附脱附等温曲线显示，合成粉体氮气吸附脱附曲线为IV型，表明粉体存在介孔。
将本实施例制得的双金属硫化物制作超级电容器的电极。经过恒流充放电测试表明，电极具有优异的电化学性能，在1A/g测试条件下，比电容为1360F/g；具有优异的倍率性能，在10A/g条件下，比电容仍保持初始值的90%。
实施例6
本实施例以制备CuCo2S4为例，来对本申请的权利要求进行解释。
一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物CuCo2S4的化学计量比，取三水合硝酸铜（Cu(NO3)2·3H2O）0.241 g，六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O）0.582 g，溶入100ml无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素1.08 g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物CuCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为150℃，反应时间为10小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在80℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物CuCo2S4粉体。
将本实施例制得的双金属硫化物CuCo2S4采用XRD进行表征，得到的XRD图谱显示，合成产物的XRD图中各衍射峰的位置和相对强度均与CuCo2S4的标准JCPDS卡片（No.42-1450）相一致，表明合成产物具有单一的尖晶石相。
将本实施例制得的双金属硫化物CuCo2S4在SEM电镜下放大20000倍进行观察，得到的SEM照片显示，合成粉体为花状结构，直径为1～3μm，比表面积为22～30m2/g；继续放大至100000倍进行观察，合成粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形，颗粒粒径为30～100nm。
将本实施例制得的双金属硫化物CuCo2S4作氮气吸附脱附测试，得到的氮气吸附脱附等温曲线显示，合成粉体氮气吸附脱附曲线为IV型，表明粉体存在介孔。
将本实施例制得的双金属硫化物制作超级电容器的电极。经过恒流充放电测试表明，电极具有优异的电化学性能，在1A/g测试条件下，比电容为1620F/g；具有优异的倍率性能，在10A/g条件下，比电容仍保持初始值的85%。
Claims (6)
1.一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物NiCo2S4的化学计量比，取六水合硝酸镍（Ni(NO3)2·6H2O）0.291g，六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O）0.582g，溶入100ml无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304g，再加入尿素0.9g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物NiCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为160℃，反应时间为12小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在100℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物NiCo2S4粉体，所述粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形颗粒，颗粒粒径为30～100nm，粉体的直径为1～3μm，粉体存在介孔结构。
2.一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物MnCo2S4的化学计量比，取四水合硝酸锰(Mn(NO3)2·4H2O)0.251 g，六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O) 0.582g，溶入无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素1.08 g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物MnCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为140℃，反应时间为8小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在80℃温度下干燥8小时，即得得到双金属硫化物MnCo2S4粉体，所述粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形颗粒，颗粒粒径为30～100nm，粉体的直径为1～3μm，粉体存在介孔结构。
3.一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物NiFe2S4的化学计量比，取六水合硝酸镍（Ni(NO3)2·6H2O）0.291g，九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)0.808 g，溶入无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素0.72 g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物NiFe2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为180℃，反应时间为16小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在100℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物NiFe2S4粉体，所述粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形颗粒，颗粒粒径为30～100nm，粉体的直径为1～3μm，粉体存在介孔结构。
4.一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物ZnCo2S4的化学计量比，取六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）0.297 g，六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)0.582 g，溶入无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素0.9g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物ZnCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为150℃，反应时间为12小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在90℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物ZnCo2S4粉体，所述粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形颗粒，颗粒粒径为30～100nm，粉体的直径为1～3μm，粉体存在介孔结构。
5.一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料的合成方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）前驱体溶液的制备：按照合成产物CuCo2S4的化学计量比，取三水合硝酸铜（Cu(NO3)2·3H2O）0.241 g，六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O）0.582 g，溶入100ml无水乙醇，搅拌至澄清，然后加入硫脲0.304 g，再加入尿素1.08 g，继续搅拌至澄清，得到前驱体溶液；
（2）双金属硫化物CuCo2S4的制备：将步骤（1）前驱体溶液倒入反应釜，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度为150℃，反应时间为10小时，反应结束后，经过固液分离，得到的固体依次采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次至洗涤液呈中性，然后放入鼓风干燥箱，在80℃温度下干燥12小时，即得得到双金属硫化物CuCo2S4粉体，所述粉体为花状分级纳米结构，次级单元为球形颗粒，颗粒粒径为30～100nm，粉体的直径为1～3μm，粉体存在介孔结构。
6.如权利要求1～5任意一项所述的方法制备的一种花状分级纳米结构双金属硫化物电极材料在超级电容器、锂离子电池或钠离子电池中作为电极材料的应用。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115180660A (zh) | 2022-10-14 |
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