一种MoS2电极及其制备方法和应用

本发明涉及电化学电极，尤其涉及一种mos2电极及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电极是指电子或电气装置、设备中的一种部件，用作导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端，电极可以是金属或非金属，换句话说，只要能与电解质溶液交换电子，即可作为电极。优良的电极材料通常具备良好的导电性、高的比表面积、优秀的催化性能、耐高温、耐腐蚀以及材料可控制性与低成本等特性。

2、过渡金属化合物mos2是一种典型的赝电容材料，属于二维过渡金属硫化物，mo原子层夹在两个s原子层之间，层与层之间通过范德华力结合并且拥有较大的层间距，这种独特的二维结构为离子的运输提供了良好的通道，有利于电子和离子在电极中的传输并为氧化还原反应过程提供了更多的活性位点，是一种理想的电极材料。并且mos2具备多种形貌特征，每一种都有着独特的应用领域。目前，通过水热法已制备出了纤维状、片状、棒状、管状以及颗粒状等纳米结构的mos2。其中，纤维状mos2常见于涂层应用领域；片状与棒状常见于催化剂领域；而管状结构则经常在传感器、光电器件中出现。

3、传统电极材料的制备方法主要是涂覆。但涂覆制备的电极材料不仅制备工艺繁琐，成品材料容易剥落，还损失了基底材料的比表面积。另外，低导电率粘结剂的添加还使得反应过程中的电荷不能及时传递，造成电极整体导电性下降。而不添加粘结剂，采用材料原位生长的电极制备方法则可有效避免这些问题，同时，材料在原位生长中形成的独特结构也有可能改变电极的比表面积。而这种方法中三维导电基底材料的选择尤为重要，常见的泡沫镍、碳布等材料都由于自身或多或少的缺陷，限制了其应用。

4、因此，寻找一种新的易生产、耐腐蚀、柔韧性好、广泛适用的导电基底材料对于原位生长制备电极的应用十分关键。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种mos2电极及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的缺陷。

2、第一方面，本发明提供了一种mos2电极，包括金属网基底以及原位生长于金属网基底上的mos2。

3、第二方面，本发明还提供了一种mos2电极的制备方法，包括以下步骤：

4、将硫源、钼源加入至有机酸中，再加入水中，搅拌得到反应液；

5、将金属网基底置于反应液中于200～220℃下水热反应22～26h，即得mos2电极。

6、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，所述硫源为硫脲，所述钼源为四水合钼酸铵，所述有机酸为草酸。

7、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，所述硫源与所述钼源的摩尔比为2:1，所述有机酸与所述钼源的摩尔比为(0.5-1.5):1，所述硫源与水的质量比为1:(120～130)。

8、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，所述金属网基底的网孔为100～300目，所述金属网基底的金属丝直径为40～60μm。

9、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，所述金属网基底为不锈钢网基底，所述金属网基底为正方形。

10、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，将金属网基底置于反应液之前，还包括对金属网基底预处理，所述预处理包括：将金属网基底依次置于水、无水乙醇中超声，再将超声后的金属网基底置于酸液中浸泡。

11、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，将金属网基底置于反应液进行水热反应之前，先将金属网基底置于反应液中超声2～4h。

12、优选的是，所述的mos2电极的制备方法，所述预处理包括：将金属网基底置于水中超声20～40min、再将金属网基底置于无水乙醇中超声20～40min，再将超声后的金属网基底置于质量浓度为1～10％的硫酸溶液中超声2～4h；

13、将金属网基底置于反应液中于200～220℃下水热反应22～26h后，取出金属网基底，洗涤后干燥，得到mos2电极。

14、第三方面，本发明还提供了一种所述的mos2电极或所述的制备方法制备得到的mos2电极在电化学储能、电化学脱盐及柔性电子设备中的应用。

15、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

16、1、本发明采用质地轻、导电性优良、柔韧性好、机械强度高，且耐高温、耐腐蚀的不锈钢金属网作为基底材料，在该基底上原位生长类云耳形态的mos2纳米材料，得到一种新型的无粘结剂、云耳状mos2电极。在电极的制备方法上，舍去传统添加粘结剂的涂覆制备法，采用不添加粘结剂的原位生长法，在mos2原位生长过程中产生了类云耳状的形态，大量纳米片的堆叠形成弯曲褶皱从而使得基底表面具有更大的比表面积和更多的活性反应位点，同时避免了繁琐的电极制作工艺和聚合物粘结剂的使用，进而显著提高了电极材料的电化学性能；

17、2、本发明所制备出的电极材料电化学性能良好，其中在扫描速率为5mv/s时，比电容表现为114.04f/g，远高于不锈钢金属网基底本身0.25f/g与含粘结剂的mos2不锈钢金属网基电极4.46f/g；在循环伏安法测试2000次后，本发明所制备出的电极材料的电容保留初始电容值的73.5％，能够说明电极材料具备较好的循环稳定性。

技术特征：

1.一种mos2电极，其特征在于，包括金属网基底以及原位生长于金属网基底上的mos2。

2.一种mos2电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，所述硫源为硫脲，所述钼源为四水合钼酸铵，所述有机酸为草酸。

4.如权利要求2所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，所述硫源与所述钼源的摩尔比为2:1，所述有机酸与所述钼源的摩尔比为(0.5-1.5):1，所述硫源与水的质量比为1:(120～130)。

5.如权利要求2所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，所述金属网基底的网孔为100～300目，所述金属网基底的金属丝直径为40～60μm。

6.如权利要求2所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，所述金属网基底为不锈钢网基底，所述金属网基底为正方形。

7.如权利要求2～6任一所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，将金属网基底置于反应液之前，还包括对金属网基底预处理，所述预处理包括：将金属网基底依次置于水、无水乙醇中超声，再将超声后的金属网基底置于酸液中浸泡。

8.如权利要求2所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，将金属网基底置于反应液进行水热反应之前，先将金属网基底置于反应液中超声2～4h。

9.如权利要求7所述的mos2电极的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：将金属网基底置于水中超声20～40min、再将金属网基底置于无水乙醇中超声20～40min，再将超声后的金属网基底置于质量浓度为1～10％的硫酸溶液中超声2～4h；

10.一种如权利要求1所述的mos2电极或权利要求2～9任一所述的制备方法制备得到的mos2电极在电化学储能、电化学脱盐及柔性电子设备中的应用。

技术总结
本发明提供了一种MoS<subgt;2</subgt;电极及其制备方法和应用。本发明采用质地轻、导电性优良、柔韧性好、机械强度高，且耐高温、耐腐蚀的不锈钢金属网作为基底材料，在该基底上原位生长类云耳形态的MoS<subgt;2</subgt;纳米材料，得到一种新型的无粘结剂、云耳状MoS<subgt;2</subgt;电极。在电极的制备方法上，舍去传统添加粘结剂的涂覆制备法，采用不添加粘结剂的原位生长法，在MoS<subgt;2</subgt;原位生长过程中产生了类云耳状的形态，大量纳米片的堆叠形成弯曲褶皱从而使得基底表面具有更大的比表面积和更多的活性反应位点，同时避免了繁琐的电极制作工艺和聚合物粘结剂的使用，进而显著提高了电极材料的电化学性能。

技术研发人员：王清淼,王天辰,桂晓彤,王黎,冯涛,胡宁,王钰
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15