CN109286011A - 一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法 - Google Patents

一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，它属于柔性电极的制备方法。本发明在碳布上利用等离子体增强化学气相沉积法生长垂直石墨烯，反应结束后，冷却至室温，待用；在搅拌的条件下将五水四氯化锡溶解在正丁醇中，然后加入硫代乙酰胺，搅拌后得到载体溶液，待用；将制得的垂直石墨烯基底浸入制得的载体溶液中水热反应，反应后取出清洗、烘干，制得一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极。本发明通过等离子体增强化学气相沉积法制备的垂直石墨烯不仅具备碳基材料高的电导率的特点，而且垂直石墨烯具有多孔状网格结构。垂直石墨烯具有良好的导电性、高孔隙率、密度低和大的比表面积，优异的电化学性能。

Description

一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法
技术领域
本发明属于离子电池电极的制备方法，具体涉及一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法。
背景技术
随着电子设备的不断发展需求，锂离子电池一些缺点逐渐暴露，例如资源短缺和成本高，使研究人员把目光逐渐的转移到了钠离子电池中。电极材料对钠离子电池的性能起到了至关重要的作用，特别是负极材料，因此研究制备适合于钠离子电池的负极材料显得尤为重要。
过渡金属硫化物具有高的理论比容量，是一种良好的钠离子电池负极材料的候选者，但是低的电导率使金属硫化物具有差的循环性能和倍率性能，同时，钠离子电池充放电过程中过渡金属硫化物电极材料会产生较大的体积膨胀也是一个不可忽略的缺点。为了解决上述问题，多采用将金属硫化物与碳基材料进行复合，从而提高活性材料的导电率，同时制备多孔状的阵列结构可以有效地增加活性材料的缓冲空间从而抑制充放电过程中活性材料的体积膨胀。对于碳基材料的选择成为了一个关键点，目前常用的碳基材料主要有碳纳米管、氧化还原石墨烯、碳纳米球等，但是上述碳材料均不能满足多孔性的要求。
发明内容
本发明目的是提供了一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、垂直石墨烯电极的制备，在碳布上利用等离子体增强化学气相沉积法生长垂直石墨烯，反应结束后，冷却至室温，待用；
步骤2、制备载体溶液，在搅拌的条件下将五水四氯化锡溶解在正丁醇中，然后加入硫代乙酰胺，搅拌后得到载体溶液，待用；
步骤3、制备二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，将步骤1制得的垂直石墨烯电极浸入步骤2制得的载体溶液中水热反应，反应后取出清洗、烘干，制得一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中碳布为，碳布中的碳纤维直径8～10μm，表面光滑无孔洞。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的步骤为当舱室压强达到10mTorr时，碳布放入舱室内，然后，温度升到400℃时，通入氢气与甲烷，氢气与甲烷流速比为3：2，等离子体发生器功率550W，反应时间为2h。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的过程中氢气流量为90sccm，甲烷流量为60sccm。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2～3：140～150：1.5～2。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2.16：148.18：1.84。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中搅拌时间15～30min。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中垂直石墨烯电极浸入载体溶液中。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中水热反应条件为180℃的条件下反应24h。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中清洗为用去离子水清洗3～5次，再用无水乙醇清洗3～5次，清洗后烘干温度为60℃。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，制备的二硫化锡纳米片均匀的覆盖于垂直石墨烯基底，且二硫化锡纳米片形貌均一稳定，不存在其他结构形貌的物质，且二硫化锡纳米片垂直生长在垂直石墨烯顶部；二硫化锡纳米片的厚度约为128nm，长度约为1μm，同时可见二硫化锡纳米片彼此相互连接形成网格状结构；制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极中的超薄的二硫化锡纳米片彼此相互连接。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，组装成扣式电池，组装过程在手套箱中进行，组装顺序为：正极壳、电极材料、电解液、隔膜、电解液、锂片、泡沫镍、电解液、负极壳。之后用封装机封装即可完成电池的组装，进行循环性能测试，电流密度100mA g-1，首圈放电比容量可以高达1160mAh g-1；当电流密度为1A g-1时，放电比容量为897mAh g-1；当电流密度高达5A g-1时，电极仍能保持727mAhg-1的容量。电流密度再一次返回到小电流1A g-1时，放电比容量恢复到了879mAh g-1，放电比容量基本恢复到了快速充放电之前的容量。
本发明所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，通过等离子体增强化学气相淀积法(PECVD)制备的垂直石墨烯不仅具备碳基材料高的电导率的特点，而且垂直石墨烯具有多孔状网格结构。垂直石墨烯具有良好的导电性、高孔隙率、密度低和大的比表面积，制备的所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极具有优异的性能。
附图说明
图1为具体实施方式一方法中所用碳布中的碳纤维放大1000倍的SEM图；
图2为具体实施方式一方法制备的垂直石墨烯电极放大2000倍的SEM图；
图3为具体实施方式一方法制备的垂直石墨烯电极放大5000倍的SEM图；
图4为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极放大3000倍的SEM图；
图5为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极放大13000倍的SEM图；
图6为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极放大40000倍的SEM图；
图7为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极上二硫化锡纳米片放大10000倍的TEM图；
图8为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极上二硫化锡纳米片放大20000倍的TEM图；
图9为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极上二硫化锡纳米片放大400000倍的HRTEM图；
图10为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极上二硫化锡纳米片电子衍射图；
图11为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极XRD测试曲线；
图12为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的拉曼光谱；
图13为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的循环伏安曲线；
图14为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的循环次数充放电容量曲线；
图15为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极与纯二硫化锡粉末的交流阻抗对比图谱；
图16为具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极与纯二硫化锡粉末的交流阻抗模拟电路图。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、垂直石墨烯电极的制备，在碳布上利用化学气相沉积法生长垂直石墨烯，反应结束后，冷却至室温，待用；
步骤2、制备载体溶液，在搅拌的条件下将五水四氯化锡溶解在正丁醇中，然后加入硫代乙酰胺，搅拌后得到载体溶液，待用；
步骤3、制备二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，将步骤1制得的垂直石墨烯电极浸入步骤2制得的载体溶液中水热反应，反应后取出清洗、烘干，制得一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中碳布为，碳布中的碳纤维直径8～10μm，表面光滑无孔洞。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的步骤为当舱室压强达到10mTorr时，碳布放入舱室内，然后，温度升到400℃时，通入氢气与甲烷，氢气与甲烷流速比为3：2，等离子体发生器功率550W，反应时间为2h。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的过程中氢气流量为90sccm，甲烷流量为60sccm。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2.16：148.18：1.84。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中搅拌时间15～30min。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中垂直石墨烯电极浸入载体溶液中。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中水热反应条件为180℃的条件下反应24h。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中清洗为用去离子水清洗3～5次，再用无水乙醇清洗3～5次，清洗后烘干温度为60℃。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法中所用碳布中的碳纤维放大1000倍的SEM图如图1所示，从图1中能够看出，制备本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的碳布碳纤维表面光滑，无孔洞。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的垂直石墨烯电极放大2000倍的SEM图如图2所示、5000倍的SEM图如图3所示，垂直石墨烯为石墨烯片垂直生长在碳纤维上，彼此相互连接形成多孔网格状结构，石墨烯片的厚度约为96nm。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极放大3000倍的SEM图如图4所示、放大13000倍的SEM图如图5所示、放大40000倍的SEM图如图6所示：从图4和图5可知，二硫化锡纳米片均匀的覆盖于垂直石墨烯基底上，且二硫化锡纳米片形貌均一稳定，不存在其他结构形貌的物质，且二硫化锡纳米片垂直生长在垂直石墨烯表面。从图6可知本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，二硫化锡纳米片的厚度约为128nm，长度约为1μm，同时可见二硫化锡纳米片彼此相互连接形成网格状结构。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极放大10000倍的TEM图如图7所示、放大20000倍的TEM图如图8所示：从图7和图8可知，具体实施方式一方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极中的超薄的SnS2纳米片彼此相互连接。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极放大400000倍HRTEM图如图9所示，从图9可知，通过晶格分析邻边缘点阵平面之间的间距分别为0.18nm和0.59nm，对应于二硫化锡纳米片的(001)和(200)晶面。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极电子衍射图如图10所示，从图10中能够再一次确认二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极中的二硫化锡纳米片存在(200)和(100)晶面。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极XRD测试曲线如图11所示，从图11可知，所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极阵列的衍射峰分别出现在15.0、28.2、32.1、41.9、50.0、52.5、55.0和60.6°，分别对应于(001)、(100)、(101)、(102)、(110)、(111)、(103)和(201)晶面，通过对照标准谱图(JCPDF42-1467)可知为六角晶系二硫化锡。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极拉曼光谱如图12所示，从图12中能够看出在200cm-1和2000cm-1之间，370cm-1处出现的拉曼峰对应于二硫化锡的拉曼特征峰，位于1323cm-1和1589cm-1处的拉曼峰，对应于垂直石墨烯的D峰和G峰，拉曼光谱分析证实所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极中二硫化锡和垂直石墨烯的存在。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，组装成扣式电池，组装过程在手套箱中进行，组装顺序为：正极壳、电极材料、电解液、隔膜、电解液、锂片、泡沫镍、电解液、负极壳。之后用封装机封装之后即可完成电池的组装，进行循环伏安测试测试曲线如图13所示、进行循环次数充放电容量曲线如图14所示：从图13中能够看出一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极充放电过程中出现了明显的可逆氧化还原反应；图14的测试电流密度分别为：0.1、0.2、0.3、0.5、1、2、3和5A g-1，从图14中能够看出，电流密度100mA g-1，首圈放电比容量可以高达1160mAh g-1；当电流密度为1A g-1时，放电比容量为897mAh g-1；当电流密度高达5Ag-1时，电极仍能保持727mAh g-1的容量。电流密度再一次返回到小电流1A g-1时，放电比容量恢复到了879mAh g-1，放电比容量基本恢复到了快速充放电之前的容量。说明本实施方式方法制备的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极具有优异的电化学性能。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，组装成扣式电池与同样方法制备的纯二硫化锡粉末的交流阻抗对比图如图15所示、交流阻抗模拟电路示意图如图16所示：从图15可知，二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的阻抗远小于同种方法制备的纯二硫化锡纳米片阻抗。表1为交流阻抗模拟电路阻抗对比值如表1所示：
表1交流阻抗模拟电路阻抗对比值
从表1中可以看出具体的电阻值，通过比较所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极与纯二硫化锡纳米片电极相应的电阻值，所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的Rb为2.543Ω，R1为1.947Ω，R2为3.961Ω，所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极具有更小的电阻值，即更加优异的电导率性能。
具体实施方式二：
一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、垂直石墨烯电极的制备，在碳布上利用化学气相沉积法生长垂直石墨烯，反应结束后，冷却至室温，待用；
步骤2、制备载体溶液，在搅拌的条件下将五水四氯化锡溶解在正丁醇中，然后加入硫代乙酰胺，搅拌后得到载体溶液，待用；
步骤3、制备二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，将步骤1制得的垂直石墨烯电极浸入步骤2制得的载体溶液中水热反应，反应后取出清洗、烘干，制得一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，制备的二硫化锡纳米片均匀的覆盖于垂直石墨烯基底，且二硫化锡纳米片形貌均一稳定，不存在其他结构形貌的物质，且二硫化锡纳米片垂直生长在垂直石墨烯顶部；二硫化锡纳米片的厚度约为128nm，长度约为1μm，同时可见二硫化锡纳米片彼此相互连接形成网格状结构；制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极中的超薄的二硫化锡纳米片彼此相互连接。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法制备的二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，组装成扣式电池，组装过程在手套箱中进行，组装顺序为：正极壳、电极材料、电解液、隔膜、电解液、锂片、泡沫镍、电解液、负极壳。之后用封装机封装之后即可完成电池的组装，进行循环性能测试，电流密度100mA g-1，首圈放电比容量可以高达1160mAh g-1；当电流密度为1A g-1时，放电比容量为897mAh g-1；当电流密度高达5A g-1时，电极仍能保持727mAh g-1的容量。电流密度再一次返回到小电流1A g-1时，放电比容量恢复到了879mAhg-1，放电比容量基本恢复到了快速充放电之前的容量。
本实施方式所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，通过等离子体增强化学气相淀积法(PECVD)制备的垂直石墨烯不仅具备碳基材料高的电导率的特点，而且垂直石墨烯具有多孔状网格结构。垂直石墨烯具有良好的导电性、高孔隙率、密度低和大的比表面积，制备的所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极具有优异的性能。
具体实施方式三：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中碳布为，碳布中的碳纤维直径8～10μm，表面光滑无孔洞。
具体实施方式四：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的步骤为当舱室压强达到10mTorr时，碳布放入舱室内，然后，温度升到400℃时，通入氢气与甲烷，氢气与甲烷流速比为3：2，等离子体发生器功率550W，反应时间为2h。
具体实施方式五：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的过程中氢气流量为90sccm，甲烷流量为60sccm。
具体实施方式六：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2～3：140～150：1.5～2。
具体实施方式七：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2.16：148.18：1.84。
具体实施方式八：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤2中搅拌时间15～30min。
具体实施方式九：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中垂直石墨烯电极浸入载体溶液中。
具体实施方式十：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中水热反应条件为180℃的条件下反应24h。
具体实施方式十一：
根据具体实施方式二所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，步骤3中清洗为用去离子水清洗3～5次，再用无水乙醇清洗3～5次，清洗后烘干温度为60℃。

Claims (9)

1.一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、垂直石墨烯电极的制备，在碳布上利用等离子体增强化学气相沉积法生长垂直石墨烯，反应结束后，冷却至室温，待用；
步骤2、制备载体溶液，在搅拌的条件下将五水四氯化锡溶解在正丁醇中，然后加入硫代乙酰胺，搅拌后得到载体溶液，待用；
步骤3、制备二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极，将步骤1制得的垂直石墨烯电极浸入步骤2制得的载体溶液中水热反应，反应后取出清洗、烘干，制得一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极。
2.根据权利要求1所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤1中碳布为，碳布中的碳纤维直径8～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的步骤为当舱室压强达到10mTorr时，碳布放入舱室内，然后，温度升到400℃时，通入氢气与甲烷，氢气与甲烷流速比为3：2，等离子体发生器功率550W，反应时间为2h。
4.根据权利要求3所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤1中在碳布上化学气相沉积生长垂直石墨烯的过程中氢气流量为90sccm，甲烷流量为60sccm。
5.根据权利要求1所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2～3：140～150：1.5～2。
6.根据权利要求5所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤2中五水四氯化锡、正丁醇、硫代乙酰胺的质量比为2.16：148.18：1.84。
7.根据权利要求1所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤2中搅拌时间15～30min。
8.根据权利要求1所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤3中水热反应条件为180℃的条件下反应24h。
9.根据权利要求1所述的一种二硫化锡/垂直石墨烯纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤3中清洗为用去离子水清洗3～5次，再用无水乙醇清洗3～5次，清洗后烘干温度为60℃。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190266A (zh) * 2019-06-20 2019-08-30 北京理工大学 一种金属杂原子掺杂的二硫化锡纳米片阵列作为无粘结剂钠离子电池负极材料的制备方法
CN110993908A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 浙江大学 一种垂直石墨烯/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用
CN111155302A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 重庆信合启越科技有限公司 一种石墨烯复合碳纤维及其pecvd制备方法
CN111816860A (zh) * 2020-07-27 2020-10-23 广州大学 一种电极用复合材料及其制备方法
CN111883761A (zh) * 2020-08-05 2020-11-03 重庆信合启越科技有限公司 一种硅石墨烯复合物锂电池负极材料及其制备方法
CN112652749A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 苏州大学张家港工业技术研究院 钴颗粒均匀分布的长有垂直石墨烯的碳布及其制法和应用
CN113578222A (zh) * 2021-07-12 2021-11-02 浙江大学 基于瞬时高温焦耳热法的纳米复合材料合成装置及制备方法和应用
CN113921826A (zh) * 2021-10-09 2022-01-11 深圳石墨烯创新中心有限公司 一种直立石墨烯/纳米银复合材料及其制备方法和应用
CN116283324A (zh) * 2023-02-13 2023-06-23 杭州英希捷科技有限责任公司 一种改善碳纤维陶瓷界面的方法与制备方法及应用
CN116283324B (zh) * 2023-02-13 2024-04-12 杭州英希捷科技有限责任公司 一种改善碳纤维陶瓷界面的方法与制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014051413A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology グラフェン−ｃｎｔ構造及びその製造方法
CN104667950A (zh) * 2015-02-07 2015-06-03 南昌航空大学 共沉淀法低温制备石墨烯-SnIn4S8纳米复合光催化剂的方法
CN105621355A (zh) * 2016-03-08 2016-06-01 上海大学 一种空心石墨烯球负载纳米二硫化锡复合材料及其制备方法
CN105914374A (zh) * 2016-05-31 2016-08-31 浙江大学 氮掺杂碳包覆硒化钼/石墨烯核壳阵列夹心结构的复合材料及其制备方法和应用
CN108172806A (zh) * 2018-01-08 2018-06-15 北京理工大学 一种复合纳米结构双效固硫锂硫电池正极材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014051413A (ja) * 2012-09-07 2014-03-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology グラフェン−ｃｎｔ構造及びその製造方法
CN104667950A (zh) * 2015-02-07 2015-06-03 南昌航空大学 共沉淀法低温制备石墨烯-SnIn4S8纳米复合光催化剂的方法
CN105621355A (zh) * 2016-03-08 2016-06-01 上海大学 一种空心石墨烯球负载纳米二硫化锡复合材料及其制备方法
CN105914374A (zh) * 2016-05-31 2016-08-31 浙江大学 氮掺杂碳包覆硒化钼/石墨烯核壳阵列夹心结构的复合材料及其制备方法和应用
CN108172806A (zh) * 2018-01-08 2018-06-15 北京理工大学 一种复合纳米结构双效固硫锂硫电池正极材料的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAN-GAN WANG等: "Edge-oriented SnS2 nanosheet arrays on carbon paper as advanced binder-free anodes for Li-ion and Na-ion batteries", 《J. MATER. CHEM. A》 *
MINGHUA CHEN等: "Construction of reduced graphene oxide supported molybdenum carbides composite electrode as high-performance anode materials for lithium ion batteries", 《MATERIALS RESEARCH BULLETIN》 *
WANGWANG XU等: "SnS2@Graphene nanosheet arrays grown on carbon cloth as freestanding binder-free flexible anodes for advanced sodium batteries", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
XINHUI XIA等: "Boosting sodium ion storage by anchoring MoO2 on vertical graphene arrays", 《J. MATER. CHEM. A》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190266A (zh) * 2019-06-20 2019-08-30 北京理工大学 一种金属杂原子掺杂的二硫化锡纳米片阵列作为无粘结剂钠离子电池负极材料的制备方法
CN110993908A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 浙江大学 一种垂直石墨烯/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用
CN111155302A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 重庆信合启越科技有限公司 一种石墨烯复合碳纤维及其pecvd制备方法
CN111155302B (zh) * 2020-01-20 2022-07-01 重庆信合启越科技有限公司 一种石墨烯复合碳纤维及其pecvd制备方法
CN111816860B (zh) * 2020-07-27 2022-02-18 广州大学 一种电极用复合材料及其制备方法
CN111816860A (zh) * 2020-07-27 2020-10-23 广州大学 一种电极用复合材料及其制备方法
CN111883761A (zh) * 2020-08-05 2020-11-03 重庆信合启越科技有限公司 一种硅石墨烯复合物锂电池负极材料及其制备方法
CN112652749B (zh) * 2020-12-22 2022-05-03 苏州大学张家港工业技术研究院 钴颗粒均匀分布的长有垂直石墨烯的碳布及其制法和应用
CN112652749A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 苏州大学张家港工业技术研究院 钴颗粒均匀分布的长有垂直石墨烯的碳布及其制法和应用
CN113578222A (zh) * 2021-07-12 2021-11-02 浙江大学 基于瞬时高温焦耳热法的纳米复合材料合成装置及制备方法和应用
CN113921826A (zh) * 2021-10-09 2022-01-11 深圳石墨烯创新中心有限公司 一种直立石墨烯/纳米银复合材料及其制备方法和应用
CN113921826B (zh) * 2021-10-09 2023-08-04 深圳石墨烯创新中心有限公司 一种直立石墨烯/纳米银复合材料及其制备方法和应用
CN116283324A (zh) * 2023-02-13 2023-06-23 杭州英希捷科技有限责任公司 一种改善碳纤维陶瓷界面的方法与制备方法及应用
CN116283324B (zh) * 2023-02-13 2024-04-12 杭州英希捷科技有限责任公司 一种改善碳纤维陶瓷界面的方法与制备方法及应用

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