碳布载CuSSnS2异质结构光辅助电极材料、制备及应用

xiaoxiao2026-07-21  31


本发明涉及光辅助储能电极材料领域,尤其涉及一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料、制备及应用。


背景技术:

1、随着不可再生能源的快速消耗,导致人们对于可再生能源需求不断增加,所以,开发绿色和可持续的方法来提高能源存储效率是非常重要的。在各种可持续能源中,太阳光因其丰富,易获得和清洁等优点得到了广泛的应用,因此,人们将其引入到储能器件中来提升材料的性能,并开发了具有光充电或光辅助充电能力的储能装置,以促进其利用太阳能进行电化学电荷存储。虽然二硫化锡存在电导率低以及循环稳定性差的缺点,但由于具有优异的理论比容量、环境友好、成本低等优点,作为常用的赝电容材料,且二硫化锡作为一种光敏半导体,在光催化,太阳能电池以及超级电容器中得到了广泛应用。然而,基于二硫化锡基材料的超级电容器光致电容增强行为尚未见文献报道,这可能与二硫化锡基材料易和光生电荷载流子复合有关。但是由于二硫化锡基材料的超级电容器具有巨大的应用潜力,因此研究赋予二硫化锡基材料的超级电容器光辅助充电能力以增强其电容是一个非常重要的问题。


技术实现思路

1、本发明为了解决二硫化锡基材料易与光生电荷载流子复合的问题,提供了一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料、制备及应用。

2、本发明是通过以下技术方案实现的:一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,包括如下步骤:

3、s1:碳布的预处理

4、s2:sns2@cc的制备

5、将氯化锡、柠檬酸以及硫脲混合获得混合水溶液,将预处理后的碳布(简称cc)与混合水溶液混合,于密封容器内加热反应;自然冷却至室温后,取出附着有sns2的碳布,采用去离子水冲洗,烘干,得到sns2@cc;

6、s3:cus/sns2@cc的制备

7、将硫代乙酰胺的乙二醇溶液加入至硫酸铜的水溶液中,混合反应后,得到棕色悬浮液;然后将sns2@cc与棕色悬浮液于密封容器内加热反应;自然冷却至室温,取出附着有sns2和cus的碳布,采用去离子水冲洗,烘干,获得cus/sns2@cc,即为碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料。

8、作为本发明技术方案的进一步改进,步骤s2中,预处理后的碳布与混合水溶液混合在密封容器内加热反应温度为160-200℃,加热反应时间为8-14h。

9、作为本发明技术方案的进一步改进,步骤s3中,sns2@cc与棕色悬浮液于反应容器内加热反应温度为170-190℃,加热反应时间为4-6h。

10、作为本发明技术方案的进一步改进,步骤s2中,氯化锡、柠檬酸以及硫脲的摩尔比为0.00028-0.00075:0.00073-0.0020:0.00085-0.0023。

11、作为本发明技术方案的进一步改进,步骤s3中,硫代乙酰胺与硫酸铜的摩尔比为0.0034-0.013:0.0025-0.01,且步骤s2中的氯化锡与步骤s3中的硫酸铜的摩尔比为0.00028-0.00075:0.0025-0.01。

12、作为本发明技术方案的进一步改进,步骤s1中,碳布的预处理包括如下步骤:超声清洗去除碳布表面的杂质,干燥后,将碳布浸泡于浓硝酸中,浸泡完成后,反复清洗碳布,去除碳布表面残留的酸,干燥,完成碳布的预处理。

13、作为本发明技术方案的进一步改进,碳布浸泡于浓硝酸中的浸泡温度为室温,浸泡时间为10-12h。

14、本发明还提供了所述一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法获得的cus/sns2@cc作为电极材料在光辅助储能中的应用。

15、作为本发明应用技术方案的进一步改进,所述光辅助储能为光辅助超级电容器。

16、本发明还提供了一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法获得的cus/sns2@cc。

17、本发明所述碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料、制备及应用,与现有技术相比具有如下优点:

18、采用原位负载法在碳布基底上负载cus/sns2异质结构,异质结构的形成大大提高了光生载流子的分离效率,使光辅助充电能力大大提高,从而提高电极的比容量以及容量保持率。



技术特征:

1.一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,步骤s2中,预处理后的碳布与混合水溶液混合在密封容器内加热反应温度为160-200℃,加热反应时间为8-14h。

3.根据权利要求1所述的一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,步骤s3中,sns2@cc与棕色悬浮液于反应容器内加热反应温度为170-190℃,加热反应时间为4-6h。

4.根据权利要求1所述的一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,步骤s2中,氯化锡、柠檬酸以及硫脲的摩尔比为0.00028-0.00075:0.00073-0.0020:0.00085-0.0023。

5.根据权利要求1所述的一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,步骤s3中,硫代乙酰胺与硫酸铜的摩尔比为0.0034-0.013:0.0025-0.01,且步骤s2中的氯化锡与步骤s3中的硫酸铜的摩尔比为0.00028-0.00075:0.0025-0.01。

6.根据权利要求1所述的一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,步骤s1中,碳布的预处理包括如下步骤:超声清洗去除碳布表面的杂质,干燥后,将碳布浸泡于浓硝酸中,浸泡完成后,反复清洗碳布,去除碳布表面残留的酸,干燥,完成碳布的预处理。

7.根据权利要求6所述的一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法,其特征在于,碳布浸泡于浓硝酸中的浸泡温度为室温,浸泡时间为10-12h。

8.如权利要求1至7任一权利要求所述一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法获得的cus/sns2@cc作为电极材料在光辅助储能中的应用。

9.如权利要求8所述应用,其特征在于,所述光辅助储能为光辅助超级电容器。

10.如权利要求1至7任一权利要求所述一种碳布载cus/sns2异质结构光辅助电极材料的制备方法获得的cus/sns2@cc。


技术总结
本发明涉及光辅助储能电极材料领域,尤其涉及一种碳布载CuS/SnS<subgt;2</subgt;异质结构光辅助电极材料、制备及应用。所述方法先对碳布进行预处理,然后将预处理后的碳布浸渍于氯化锡、柠檬酸以及硫脲的混合水溶液中,反应得到SnS<subgt;2</subgt;@CC;然后将SnS<subgt;2</subgt;@CC与硫代乙酰胺、硫酸铜反应后的棕色悬浮液混合反应,获得CuS/SnS<subgt;2</subgt;@CC,即为碳布载CuS/SnS<subgt;2</subgt;异质结构光辅助电极材料。本发明采用原位负载法在碳布基底上负载CuS/SnS<subgt;2</subgt;异质结构,异质结构的形成大大提高了光生载流子的分离效率,使光辅助充电能力大大提高,从而提高电极的比容量以及容量保持率。

技术研发人员:郝惠芳,来盛,梁家琛,宋江锋,周瑞莎
受保护的技术使用者:中北大学
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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