CN107895786A - 柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括：首先将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺溶解在乙二醇溶剂中，配制得到乙二醇混合溶液；其次将三聚氰胺海绵裁剪成片状结构，并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片，干燥后待用；再次将干燥后的三聚氰胺海绵片浸渍与乙二醇混合溶液中，加热并搅拌，制备得到三聚氰胺泡沫；最后取出三聚氰胺泡沫，用无水乙醇清洗，并进行干燥和退火处理，得到SnS/碳泡沫复合材料。与现有技术相比，本发明的有益效果是制备方法操作简单，用时较少，易于批量生产；而且SnS/碳泡沫复合材料无需支撑，柔性好且电性能优异，能够用于可穿戴电子设备或者用作储能设备。

Description

柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电极材料制备技术领域，特别涉及柔性自支撑的SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着可弯曲、可穿戴和植入式电子设备的持续发展，柔性可折叠的电极材料的制备变得非常重要。对于传统的电极材料，通常是将其经研磨之后涂覆在铜箔或铝箔上，这样做一方面柔性很差，另一方面由于粘结剂的加入，导致电极材料的内阻增加，能量密度降低。且之前制备柔性可折叠电极材料选用的柔性基底通常为炭布，或者之前的柔性可折叠电极材料是经CVD沉积制得，前者价格昂贵，后者制备工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有电极材料存在的上述问题，提供一种柔性自支撑的SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：一种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺溶解在乙二醇溶剂中，得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液，所述SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的物质的量之比为1:1；
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成片状结构，用去离子水清洗三聚氰胺海绵片，并在75℃～85℃条件下干燥后待用；
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸润在步骤S1中的乙二醇混合溶液中，70℃～85℃下加热并搅拌1h～3h，制备得到三聚氰胺泡沫；
S4、取出经步骤S3处理后的三聚氰胺泡沫，用无水乙醇清洗，并在75℃～85℃条件下干燥后，进行退火处理，得到SnS/碳泡沫复合材料。
进一步的，所述步骤S1中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L。
进一步的，所述步骤S2中三聚氰胺海绵片的厚度为0.2cm～0.6cm。
进一步的，所述步骤S4中的退火温度为500℃～700℃，退火时间1.5h～3h。
所述方法制备的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料。
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料作为电极材料的应用。
进一步的，所述一种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料用于可穿戴电子设备或者用作储能设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)与现有技术相比，本发明提供的制备方法避免了铜箔和粘结剂的使用；选用三聚氰胺海绵作为柔性基底，充当作为碳源和氮源，不仅赋予了SnS/碳泡沫复合材料柔性，而且降低生产成本；同时本发明的制备方法采用原位反应和高温退火相结合的方法，操作简单，用时较少，易于批量生产。
(2)本发明的SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能、柔性和自支撑性。
(3)本发明的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料能够用于可穿戴电子设备方面，同时可以作为储能设备应用。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明的具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料，且这种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺按照物质的量之比为1:1的量溶解在乙二醇溶剂中，搅拌混合均匀，配制得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液，其中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的溶度为0.05mol/L；
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成厚度为0.2cm的片状结构的三聚氰胺海绵片，并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片，将清洗过后的三聚氰胺海绵片放置在75℃的烘箱内干燥，待用；
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸润在步骤S1中的乙二醇混合溶液中，并在70℃的条件下搅拌1.5h，制备得到三聚氰胺泡沫；
S4、取出经步骤S3处理过的三聚氰胺泡沫，用无水乙醇清洗后置于75℃的烘箱内干燥，将干燥后的三聚氰胺泡沫在500℃的条件下，并在氮气气氛保护下，退火处理2h，得到SnS/碳泡沫复合材料。
对上述制备的SnS/碳泡沫复合材料进行电性能测试发现，制备得到的SnS/碳泡沫复合材料在电流密度为2A/g的情况下，其循环性能稳定，并且经1000个循环后仍能达到400mAhg-1。说明通过本方法制备的这种SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能，且耐用，所以这种SnS/碳泡沫复合材料不仅能够用于可穿戴电子设备方面，而且可以作为储能设备应用。
实施例2
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料，且这种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺按照物质的量之比为1:1的量溶解在乙二醇溶剂中，搅拌混合均匀，配制得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液，其中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的溶度为0.10mol/L；
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成厚度为0.4cm的片状结构的三聚氰胺海绵片，并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片，将清洗过后的三聚氰胺海绵片放置在80℃的烘箱内干燥，待用；
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸渍与步骤S1中的乙二醇混合溶液中，并在80℃的条件下搅拌3h，制备得到三聚氰胺泡沫；
S4、取出经步骤S3处理后的三聚氰胺泡沫，用无水乙醇清洗后置于80℃的烘箱内干燥，将干燥后的三聚氰胺泡沫在600℃的条件下，并在氮气气氛保护下，退火处理2h，得到SnS/碳泡沫复合材料。
对上述制备的SnS/碳泡沫复合材料进行电性能测试发现，制备得到的SnS/碳泡沫复合材料在电流密度为2A/g的情况下，其循环性能稳定，并且经1000个循环后仍能达到520mAhg-1。说明通过本方法制备的这种SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能，且耐用，所以这种SnS/碳泡沫复合材料不仅能够用于可穿戴电子设备方面，而且可以作为储能设备应用。
实施例3
柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料，且这种柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺按照物质的量之比为1:1的量溶解在乙二醇溶剂中，搅拌混合均匀，配制得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液，其中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的溶度为0.15mol/L；
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成厚度为0.6cm的片状结构的三聚氰胺海绵片，并用去离子水清洗三聚氰胺海绵片，将清洗过后的三聚氰胺海绵片放置在80℃的烘箱内干燥，待用；
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸渍与步骤S1中的乙二醇混合溶液中，并在85℃的条件下搅拌3h，制备得到三聚氰胺泡沫；
S4、取出经步骤S3处理过的三聚氰胺泡沫，用无水乙醇清洗后置于80℃的烘箱内干燥，将干燥后的三聚氰胺泡沫在700℃的条件下，并在氮气气氛保护下，退火处理2h，得到SnS/碳泡沫复合材料。
对上述制备的SnS/碳泡沫复合材料进行电性能测试发现，制备得到的SnS/碳泡沫复合材料在电流密度为2A/g的情况下，其循环性能稳定，并且经1000个循环后仍能达到478mAhg-1。说明通过本方法制备的这种SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能，且耐用，所以这种SnS/碳泡沫复合材料不仅能够用于可穿戴电子设备方面，而且可以作为储能设备应用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)与现有技术相比，本发明提供的制备方法避免了铜箔和粘结剂的使用；选用三聚氰胺海绵作为柔性基底，充当作为碳源和氮源，不仅赋予了SnS/碳泡沫复合材料柔性，而且降低生产成本；同时本发明的制备方法采用原位反应和高温退火相结合的方法，操作简单，用时较少，易于批量生产。
(2)本发明的SnS/碳泡沫复合材料具有良好的电性能、柔性和自支撑性。
(3)本发明的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料能够用于可穿戴电子设备方面，同时可以作为储能设备应用。
以上公开的仅为本发明的较佳实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺溶解在乙二醇溶剂中，得到含有SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的乙二醇混合溶液，所述SnCl2·2H2O和硫代乙酰胺的物质的量之比为1:1；
S2、将三聚氰胺海绵裁剪成片状结构，用去离子水清洗三聚氰胺海绵片，并在75℃～85℃条件下干燥后待用；
S3、将步骤S2中干燥后的三聚氰胺海绵片浸润在步骤S1中的乙二醇混合溶液中，70℃～85℃下加热并搅拌1h～3h，制备得到三聚氰胺泡沫；
S4、取出经步骤S3处理后的三聚氰胺泡沫，用无水乙醇清洗，并在75℃～85℃条件下干燥后，进行退火处理，得到SnS/碳泡沫复合材料。
2.如权利要求1所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中SnCl2·2H2O在乙二醇混合溶液中的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L。
3.如权利要求1所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中三聚氰胺海绵片的厚度为0.2cm～0.6cm。
4.如权利要求1所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的退火温度为500℃～700℃，退火时间1.5h～3h。
5.如权利要求1～4任意一项所述方法制备的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料。
6.如权利要求5所述的柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料作为电极材料的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料能够用于可穿戴电子设备或者用做储能设备。
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