二硫化钼-石墨烯复合材料的合成及其电化学性能研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jsj19871027
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超级电容器是集多重优势于一身的新储能装置,具体表现为:成本投入较低、安全性高、使用周期长等,因此在诸多领域实现了规模化普及与应用。然而,目前超级电容器的电极主要以碳材料过渡金属氧化物材料为主,其理论比电容低、稳定性差,无法满足新能源存储需求。因此,开发存储能量高、循环稳定性好的活性电极材料成为了研究者们争相探讨的课题。二硫化钼(MoS2)是一种高性能过渡金属硫化物,有独特的物理化学性质,其含有基于较弱的范德华力相连的钼原子层,而且每一层内原子之间用S-Mo-S共价键相连。目前,大量实践研究也已明确证实,二硫化钼是一种潜在的高性能电极材料。本文采用水热法合成了类花球结构的MoS2,将其作为超级电容器电极的材料,然而结果并不理想:其比电容不够高,且不能满足循环稳定性的要求。因此,我们以氧化石墨烯为前驱体,采用搅拌-水热法合成二硫化钼-石墨烯复合材料,并将其作为活性电极材料经过相关电化学测试,表现出良好的超级电容器性能。主要研究内容和结论如下:(1)水热法制备类花球结构MoS2。探索了反应温度(140℃-230℃)对合成产物的影响,结果表明类花球状二硫化钼的颗粒尺寸可以通过相应温度参数的设置来进行控制。将制备的MoS2用作超级电容器的电极材料,其电化学性能测试结果表明,温度为170℃时制备的二硫化钼样品电化学性能相对较好。在电势范围-1~-0.2V,电解液为1M KCl,电流密度为3 A/g时比容量为117.3 F/g,在5 A/g的电流密度下充放电循环200次后,比容量保持率为82.75%。(2)探索水热法、搅拌-水热法对合成二硫化钼-石墨烯复合材料的影响,研究表明,搅拌-水热法合成的二硫化钼-石墨烯复合材料具有更良好的电化学性能。在此基础上,围绕合成工艺(硫源、pH)对产物结构和电化学性能的影响展开进一步探究,当势窗范围在-1~-0.2V、电流密度4 A/g时,以硫代乙酰胺为硫源的MoS2-r GO产物的超级电容器比容量为224.8 F/g,当调节pH=7的条件下,比容量为145.4 F/g,在5 A/g的电流密度下进行充放电循环测试200次后,比容量分别保留为98.78%和83.89%。
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