二硫化钼复合材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2017-12-30 05:10

本文关键词：二硫化钼复合材料的制备及其电化学性能研究　出处：《中北大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会和经济的发展,能源危机已经引起了人们的广泛关注。超级电容器作为储能器件具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点,成为新能源领域的研究热点。二硫化钼(MoS_2)作为重要的二维纳米材料,以其奇特的“三明治夹心”的层状结构在能量存储、润滑剂、复合材料、催化等领域有着广泛的应用。MoS_2的片层间通过较微弱的范德华力结合,电子可以在层间自由传输,是一种较为理想的电极材料,但是在实际应用中的二硫化钼还存在着易团聚、比表面积小、片层较厚等问题,而且单一的MoS_2电极材料常因导电性不好,离子脱嵌过程体积变化大等问题,导致材料的循环性能差、储能能力有限。鉴于以上问题,本论文主要开展了以下内容:(1)以仲钼酸铵为钼源、硫脲为硫源和还原剂通过水热法制备了花状、片状和球状的二硫化钼纳米材料,研究了钼原子与硫原子的比例、反应温度、反应时间、反应pH值、表面活性剂种类等反应条件对产物二硫化钼的形貌结构的影响,初步探索了MoS_2的生长机理,并对不同形貌的二硫化钼进行了电化学电容性能研究。研究结果表明,在电流密度为1 A/g条件下,花状MoS_2的比电容为93.7 F/g,片状Mo S2的比电容为221.2F/g,球状MoS_2的比电容为60 F/g。(2)将氧化石墨烯作为模板、仲钼酸铵为钼源、硫脲同时作为硫源和还原剂,通过水热法一步制备二硫化钼/还原氧化石墨烯(MoS_2/rGO)复合材料,主要研究了硫脲添加量对复合材料结构的影响、氧化石墨烯(GO)用量对二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料的形貌结构和作为超级电容器电极材料的电化学电容性能的影响。研究结果表明,当硫脲添加量为4.0 g时制备的二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料中的二硫化钼结构稳定而且片层结构最薄,硫脲过多或过少都会造成二硫化钼中产生缺陷,导致样品不稳定,容易被激光氧化。当氧化石墨烯用量为800 mg时,复合材料中二硫化钼的片层最薄而且二硫化钼能够均匀分散地生长在薄纱状的石墨烯中,不仅能够使其作为电极材料时与电解质溶液充分接触,而且提高了导电性,使其能够更好的应用于超级电容器的电极。电化学性能测试表明,电流密度为1 A/g时,该电极材料的比电容为310 F/g,循环500次后,比电容保持为230 F/g左右。(3)通过原位聚合法一步合成(二硫化钼/还原氧化石墨烯)@聚苯胺((MoS_2/rGO)@PANI)三元复合材料,主要研究了不同含量聚苯胺对(MoS_2/rGO)@PANI三元复合材料的形貌结构和作为超级电容器电极电化学性能的影响。研究结果表明,随着聚苯胺含量的增加,复合材料中出现了更小而多的孔隙,这些孔隙有利于离子在材料内部的运输。聚苯胺含量为80%的(MoS_2/rGO)@PANI三元复合材料相比于MoS_2/rGO和其他聚苯胺含量的样品具有更高的比电容和更好的循环稳定性。电流密度为1 A/g时,该电极材料的比电容为570 F/g,循环500次后,比电容保持为445 F/g左右。
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【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB332;TM53

【参考文献】