二硫化锡纳米盘@还原氧化石墨烯复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及了一种SnS2纳米盘@RGO复合材料的制备方法，具体涉及到采用相关Sn盐，采用控制反应物浓度、反应温度及时间即可实现纳米复合结构的制备。具体为将一定量的氧化石墨烯超声分散为水溶液后；加入溶于酸溶液的Sn盐溶液搅拌形成均匀的混合溶液；后缓慢加入定量的乙酰硫脲后持续搅拌，将搅拌后的溶液放入反应釜中后放置在马弗炉中，于180℃下反应12小时取出；采用冰水混合溶液降温后将反应的沉淀产物离心提纯后用乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于60℃下干燥5小时，即可制得可明显提高电池比容量和降低循环损失率的SnS2纳米盘@RGO复合材料。

权利要求

1. 一种二硫化锡（SnS2）纳米盘@还原氧化石墨烯（RGO）复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 ：（1）将一定量的氧化石墨烯在去离子水中采用超声分散形成溶液；将一定量的Sn盐溶解在一定浓度的酸溶液中形成无色透明溶液后加入氧化石墨烯水溶液中后搅拌均匀；

（2）将步骤（1）中的黑色溶液中加入一定量的乙酰硫脲后持续搅拌2小时；

（3）将步骤（2）的溶液转移至反应釜中后放入马弗炉，在特定温度下反应后取出；采用冰水混合物迅速冷却；

（4）将步骤（3）中的黑色沉淀物提纯后用乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于

60℃下干燥 5小时，即可制得SnS2纳米盘@RGO复合材料；

步骤（1）中所用氧化石墨烯为10-15mg，需超声分散在20ml去离子水中；

步骤（1）中所用的Sn盐为四氯化锡（SnCl4）或氯化亚锡（SnCl2）；对应的酸用盐酸；盐酸浓度控制在1-2 mol/L；

步骤（2）中的乙酰硫脲使用量在2-4mmol；

步骤（3）中在马弗炉中的反应温度应稳定在180℃。

说明书

二硫化锡纳米盘@还原氧化石墨烯复合材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于复合材料制备领域，涉及一种SnS2纳米盘@RGO复合结构的制备和储能应用。

背景技术

[0002] 在传统的电池部件中，电极材料是性能是决定电池的能量密度与功率密度，循环寿命等许多关键因素。在现有电极材料中，C系材料如石墨、C纳米管、石墨烯等因为原料丰富、绿色无毒、成本低廉及具有良好的循环性能等，在电池电极材料中获得了广泛关注。但较低的比容量和循环容量损失率限制了其应有范围。而采用琉族金属化合物@C基复合结构则能大幅度提高其理论比容量并降低电池的循环容量损失率。

[0003] 2013年，Gu Y等人采用了CoS@RGO复合结构用于实现高容量的锂电池制备并获得良好的的实验结果（Graphene-wrapped CoS nanoparticles for high-capacity lithium-ion storage. ACS Appl. Mater Interfaces 2013;5:801-6.）。

[0004] Zhao Y 等人则制备了Bi2S3@CNT（碳纳米管）复合结构用于提高锂电池容量，在实验中证实可有效降低电池循环损失率。

[0005] 此外，黄英等采用了稀土金属（Ce）和石墨烯片共掺杂的方式对SnS2 进行修饰，在提高电池的循环性能上获得了重要进展，并申请了相关专利。（CN：201210437514.4）[0006] 但现有的材料和改善方法上，均存在着流程复杂、使用昂贵仪器或难以可靠地大规模制备等问题，极大地限制了其后续应用。

发明内容

[0007] 为克服现有技术的不足，本发明提供了一种SnS2纳米盘@RGO复合材料的制备方法，该方法制备过程简单，成本低廉。

[0008] 一种二硫化锡（SnS2）纳米盘@还原氧化石墨烯（RGO）复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 ：

[0009] （1）将一定量的氧化石墨烯在去离子水中采用超声分散形成溶液；将一定量的Sn盐溶解在一定浓度的酸溶液中形成无色透明溶液后加入氧化石墨烯水溶液中后搅拌均匀；

[0010] （2）将步骤（1）中的黑色溶液中加入一定量的乙酰硫脲后持续搅拌；

[0011] （3）将步骤（2）的溶液转移至反应釜中后放入马弗炉，在特定温度下反应后取出；采用冰水混合物迅速冷却；

[0012] （4）将步骤（3）中的黑色沉淀物提纯后用乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于60℃下干燥 5小时，即可制得SnS2纳米盘@RGO复合材料。

[0013] 步骤（1）中所用氧化石墨烯的为10-15mg，需超声分解在20ml去离子水中；

[0014] 步骤（1）中所用的可溶性Sn盐为四氯化锡（SnCl4）或氯化亚锡（SnCl2）；对应的酸用盐酸；浓度控制在1-2 mol/L。

[0015] 步骤（1）中的缓和溶液搅拌时间应控制在2小时。

[0016] 步骤（2）中的乙酰硫脲使用量在2-4mmol。

[0017] 步骤（3）中在马弗炉中的反应温度应稳定在180℃。

[0018] 与现有技术，本发明的有益效果是 ：

[0019] 应用本发明的方法能够快速、稳定地得到SnS2纳米盘@RGO复合结构，重复性高，过程简单且无需大型昂贵仪器支撑。所制备的SnS2纳米盘@RGO复合结构具有良好的电学性能，能改善电池的循环损失率。

附图说明

[0020] 图1：本发明实施例1样品的电容量循环损失表现。

具体实施方式

[0021] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0022] 实施例1：

[0023] 将10mg氧化石墨烯超声分散在20 ml去离子水中超声半小时得到氧化石墨烯后水溶液A；将1 mmol SnCl4·5H2O加入 40 ml 浓度为1mol/L的盐酸中形成溶液B；将溶液B加入溶液A后室温下搅拌20分钟后；加入4mmol的乙酰硫脲后持续磁力搅拌2小时；将搅拌后的溶液转移至反应釜中后密封放入马弗炉终，在180℃下反应12小时；取出将反应物采用冰水混合物迅速冷却后将反应物提纯，乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于60℃下干燥 5小时，所得产物即为SnS2纳米盘@RGO复合材料。附图1 为该实施案例的电容量循环损失表现。

[0024] 实施例2：

[0025] 将15mg氧化石墨烯超声分散在20 ml去离子水中超声半小时得到氧化石墨烯后水溶液A；将2 mmol SnCl4·5H2O加入 40 ml 浓度为2mol/L的盐酸中形成溶液B；将溶液B加入溶液A后室温下搅拌20分钟后；加入2mmol的乙酰硫脲后持续磁力搅拌2小时；将搅拌后的溶液转移至反应釜中后密封放入马弗炉终，在180℃下反应15小时；取出将反应物采用冰水混合物迅速冷却后将反应物提纯，乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于60℃下干燥 5小时，所得产物即为SnS2纳米盘@RGO复合材料。

[0026] 实施例3：

[0027] 将10mg氧化石墨烯超声分散在20 ml去离子水中超声半小时得到氧化石墨烯后水溶液A；将1 mmol SnCl2·2H2O加入 40 ml 浓度为1mol/L的盐酸中形成溶液B；将溶液B加入溶液A后室温下搅拌20分钟后；加入4mmol的乙酰硫脲后持续磁力搅拌2小时；将搅拌后的溶液转移至反应釜中后密封放入马弗炉终，在180℃下反应12小时；取出将反应物采用冰水混合物迅速冷却后将反应物提纯，乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于60℃下干燥 5小时，所得产物即为SnS2纳米盘@RGO复合材料。

[0028] 实施例4：

[0029] 将15mg氧化石墨烯超声分散在20 ml去离子水中超声半小时得到氧化石墨烯后水溶液A；将2 mmol SnCl2·2H2O加入 40 ml 浓度为2mol/L的盐酸中形成溶液B；将溶液B加入溶液A后室温下搅拌20分钟后；加入2mmol的乙酰硫脲后持续磁力搅拌2小时；将搅拌后的溶液转移至反应釜中后密封放入马弗炉终，在180℃下反应15小时；取出将反应物采用冰水混合物迅速冷却后将反应物提纯，乙醇和去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中于60℃下干燥 5小时，所得产物即为SnS2纳米盘@RGO复合材料。

[0030] 对实施案例样品进行充放电的电化学性能测试，附图1给出了实施案例1样品的充放电循环曲线和循环表现。