本發(fā)明屬于儲能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種二硫化鎢片狀納米材料的制備方法。

背景技術(shù)：

伴隨著電化學(xué)儲能器件在便攜式電子產(chǎn)品，混合動力電動汽車及大型工業(yè)規(guī)模的電力和能源管理中的應(yīng)用，設(shè)計合成出結(jié)構(gòu)新型，性能優(yōu)越的先進(jìn)納米電極材料顯得至關(guān)重要，作為電化學(xué)器件中的一員超級電容器是一種性能介于電池與傳統(tǒng)電容器之間的新型、高效、實用的能量存儲裝置，具有充放電速度快、功率密度高、使用壽命長、使用溫度窗口寬、環(huán)境友好等優(yōu)點，近年來，由于柔性的超級電容器獨特的優(yōu)點，吸引了越來越多的關(guān)注，例如，靈活性，形狀多樣，重量輕等，這些特性應(yīng)用在便攜，靈活，甚至可穿戴電子設(shè)備，包括軟電子產(chǎn)品，能卷起的顯示器和可穿戴設(shè)備。在最近幾年里，有關(guān)詳細(xì)報道的基于碳材料和大量的復(fù)合材料超級電容器和柔性微型超級電容器，取得了很好的成就。

雖然近年來國內(nèi)科研單位如清華大學(xué)，解放軍防化所等也開始了超級電容器方面的研究工作以及出現(xiàn)了一批生產(chǎn)超級電容器的專業(yè)廠商如上海奧威，北京集星科技，錦州錦容等公司，但我國總體水平還明顯落后于世界先進(jìn)水平，因此，隨著對超級電容器研究的深入，研究者們已深刻認(rèn)識到要提高超級電容器的性能，關(guān)鍵在于尋找高性能的儲能電極材料。

目前常用的電極材料有以活性炭為主的多孔碳材料、過渡金屬化合物以及導(dǎo)電聚合物等。商用的電容器主要以碳材料為主，但是碳材料普遍存在電容量低的缺點。因此，近幾年很多科研重點都集中在具有較高理論容量的過渡金屬氧化物上。

在各種金屬氧化物中，氧化釕及其水合物被公認(rèn)為是最理想的超電容材料，但是由于其資源稀缺和價格昂貴極大地限制了它的應(yīng)用。尋找廉價、環(huán)境友好、電容性能良好、能代替二氧化釕的金屬氧化物是目前的研究熱點。

過渡的金屬氧化物如二氧化錳、氧化鎳、氧化鐵等電化學(xué)性能好，理論比電容大、電化學(xué)窗口寬，資源豐富，價格低廉，環(huán)境友善是發(fā)展超級電容器極具潛力的候選電極材料，引起了廣泛的研究興趣。

與其他材料相比，二維（2d）過渡金屬硫化物（tmds）因為有層狀結(jié)構(gòu)和大的表面積，是很有前景的電容材料。ws2是典型的過渡族金屬硫化物,具有類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu),值得注意的是，ws2層間距（0.64nm）比石墨（0.34nm）大得多，可以確保正負(fù)離子的擴(kuò)散路徑，可顯著提高電化學(xué)反應(yīng)效率以及活性材料的利用率，進(jìn)而提高其能量密度和功能密度；這種結(jié)構(gòu)使得ws2具有特殊的光﹑電﹑催化等性能,被廣泛用于催化﹑儲氫儲鋰等領(lǐng)域,ws2不但具有較高的理論電容和合適的負(fù)電位工作區(qū)間，而且資源豐富，價格低廉，環(huán)境友好，因而是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ母咝阅茇?fù)極材料。隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)和表征，同樣作為典型層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬硫族化合物（tmdcs）,如ws2,mos2,被剝離成單層或少層結(jié)構(gòu)在超級電容器的研究方面取得了不錯的進(jìn)展。在tmdc中，兩層硫元素原子層在中間夾著金屬原子層，是一個類似三明治s-m-s的結(jié)構(gòu)。過渡金屬硫族化合物具有半導(dǎo)體的特征以及非常明顯的各向異性。并且每一層都表現(xiàn)出二維材料的特征到目前位止，關(guān)于制備ws2的方法很少，因此大量生產(chǎn)依然受限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種二硫化鎢片狀納米材料的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種二硫化鎢片狀納米材料的制備方法，將硫鹽、鎢鹽和水混合，水熱條件下反應(yīng)12~24h，過濾，清洗，烘干，得到二硫化鎢片狀納米材料；所述水熱反應(yīng)的溫度為180~250℃，所述鎢鹽和硫鹽的摩爾比為1：（4.5~5），所述硫鹽的濃度為0.15~0.2mol/l。

優(yōu)選地，所述鎢鹽和硫鹽的混合摩爾比為1：5，所述的水熱反應(yīng)的溫度為250℃，所述的水熱反應(yīng)時間為12h，所述的硫鹽濃度為0.2mol/l。

優(yōu)選地，所述鎢鹽氯化鎢，所述銨鹽為硫代乙酰胺。

優(yōu)選地，所述鎢鹽為六氯化鎢。

優(yōu)選地，所述的水熱反應(yīng)在反應(yīng)釜中進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述制備方法具體包括如下步驟：

s1.將硫鹽配置成水溶液，然后加入鎢鹽，攪拌，得到混合水溶液；

s2.將s1中混合水溶液置于反應(yīng)釜中，加入碳布后，放入烘箱加熱，反應(yīng)完成后，過濾，清洗，烘干，得到所述二硫化鎢片狀納米材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過調(diào)控水熱反應(yīng)時間和水熱反應(yīng)溫度，從而在柔性碳布基底上生長一層均勻的ws2納米膜；通過設(shè)定合適的煅燒溫度，獲得了一種高結(jié)晶性的，性能優(yōu)異的ws2電極材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：

本發(fā)明中直接在柔性載體上合成了ws2納米電極材料，不僅提高了電極材料的比表面積，從而有效的增加了超級電容器的負(fù)極的性能，可應(yīng)用于柔性ws2/mno2非對稱超級電容器組裝。

附圖說明

圖1：（a）為實施例1中的片狀ws2的低倍率掃描電鏡（sem）圖片，（b）為實施例1中的片狀ws2的高倍掃描電鏡（sem）圖片；

圖2：實施例1中的片狀ws2的透射電鏡（tem）圖片。

圖3：為實施例1中的片狀ws2的x-射線衍射圖（xrd）譜圖。

圖4：為實施例1中的片狀ws2在100mv/s的循環(huán)伏安法曲線。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例和附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試劑、方法和設(shè)備。

除非特別說明，本發(fā)明所用試劑和材料均為市購。

實施例1：

ws2的合成是通過水熱法一步實現(xiàn)的，具體步驟:

（1）在燒杯中稱取0.5635g硫代乙酰胺，加入20毫升水，攪拌溶解,備用。

（2）稱取0.5950g六氯化鎢固體加入上述（1）的溶液中，繼續(xù)攪拌一小時置入25ml的高溫反應(yīng)釜中，加入清洗干凈的(2cm×3cm)的商用碳布，在烘箱中反應(yīng)12h，反應(yīng)溫度為250℃，取出。

其中，商用碳布先進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理操作為：

先用乙醇進(jìn)行超聲清洗15min，然后用0.759g鎢酸鈉溶解于12ml的3m鹽酸后加入2ml30%雙氧水?dāng)嚢柚脸吻遄鳛榉N子液。將清洗過的商用碳布浸泡在上述種子液中，并在加熱板上采用350℃的溫度生長晶核。

（3）取出碳布,依次用去離子水,無水乙醇清洗,然后放入60℃的烘箱中，干燥2小時，得到二硫化鎢片狀納米材料。

實施例2-7：

基于實施例1的方案，通過調(diào)控不同的反應(yīng)條件，影響ws2的生長，條件如表1所示。

表1.實施例1~7中ws2片狀的生長調(diào)控條件

對比例1和2中的其他制備條件同實施例1，不同的條件和結(jié)果如表2所示：

表2

對比例3：鎢酸鈉1mmoll^-1，硫代硫酸鈉4mmoll^-1，溫度200℃，時間24h，

其他同實施例1，結(jié)果是碳布上無二硫化鎢生長。

對比例4：其他均同實施例1，不同的是采用的基底為泡沫鎳，結(jié)果是泡沫鎳上無二硫化鎢生長。

從實施例1~7和對比例1~4中，可以看出，鎢鹽及硫鹽的選擇及濃度，水熱時間，水熱溫度，甚至是基底的選擇均對生長ws2有極大的影響。

圖1a為實施例1中的片狀ws2的低倍率掃描電鏡圖片，圖1b為實施例1中的片狀ws2的高倍掃描電鏡圖片；圖2為實施例1中的片狀ws2的透射電鏡圖片。圖3為實施例1中的片狀ws2的x-射線衍射圖譜圖。

從圖4循環(huán)伏安曲線可以看出，這種曲線近似矩形，表明這種片狀的ws2材料具有良好的可逆性和電容特性。通過計算，這種片狀的ws2材料的面積比電容值為171.819mf/cm²，質(zhì)量比電容值38.873f/g（100mv/s）表明其很好的超電容性能。