Ni3S2微纳米结构的研究进展

Ni3S2微纳米结构的研究进展

成想

（中国石油大学（华东）材料科学与工程学院，山东青岛266580）

摘要：近年来，Ni3S2微纳米结构因其特殊的电化学特性以及由此而产生的良好的电学性能，引起了相关研究者们的极大兴趣。本文综述了Ni3S2微纳米结构研究的新进展，归纳了Ni3S2微纳米结构的制备方法，对Ni3S2微纳米结构研究的发展进行了展望。

关键词：微纳米结构；泡沫镍；电化学

1引言

过渡金属硫化物因其特殊的电化学特性近年来受到了电力储存业界的追捧。其中，Ni3S2又以其更为突出的性能受到了锂电池制造研究者们的关注。虽然现在只是被判断为具有极广阔前景的新材料，但Ni3S2微纳米结构的构建和纳米粉体的制备其实已经得到了一定程度上的研究。目前，实验中制备Ni3S2微纳米结构主要使用电沉积法和水/溶剂热法。研究人员会依据不同的实验条件和目的选择更为合理的方法。

2Ni₃S₂微纳米结构的研究与应用

2.1Ni3S2微纳米结构的制备方法

2.1.1电沉积法

李俊敏等[1]以NH4SCN为硫源，在水溶液中电沉积制备了用于锂离子电池负极的Ni₃S₂/Ni复合材料。

柳兆祥等[2]采用电沉积法在碳化硅纳米线薄膜上沉积镍硫合金，制备碳化硅纳米线/镍硫合金薄膜复合电极。

刘荣伟[3]利用一步电化学沉积的方法，使用TU为硫源，NiCl₂为镍源，在镍网上直接沉积了带有Ni₃S₂纳米颗粒的薄膜。

2.1.2水热/溶剂热法

水热/溶剂热法可以依照加热步骤的出现次数即是否在合成目标产物之前先使用水热/溶剂热法合成前驱体细分为多步法和一步法。

XiaoHuang等[4]使用水热法为基础的多步法，先将泡沫镍用NH4F溶液水热蚀刻，再将得到的样品在500℃下氧化数小时。将氧化后的样品（前驱体）使用Ni₂S溶液进行水热硫化，得到依附于泡沫镍上的Ni3S2纳米结构。

王明星[5]在制造用于超级电容的三维石墨烯/Ni₃S₂复合材料时，首先使用了化学气相沉积法制备了三维石墨烯，再通过一步水热法，在三维石墨烯的基础上原位制备了三维石墨烯/Ni₃S₂复合材料。

于霞[6]使用一步溶剂热法，在Ni基片上大规模地合成了规则的NiSe、Ni₃S₂及Ni₃S₂-NiSe复合纳米棒阵列。并且发现不同的表面活性剂用量会显著影响纳米棒阵列的形貌。

JianWen等[7]使用简单的一步溶剂热法，在清洁的镍丝上直接生长出Ni₃S₂纳米棒结构，用来作为同轴纤维状电容的一极。

CanbinOuyang等[8]使用一步溶剂热法，在经酸处理的泡沫镍上生长出了电学性能较好的Ni₃S₂纳米棒结构。

2.2Ni₃S₂微纳米结构的总结应用

Ni₃S₂微纳米结构的研究已经广泛地开展起来了，但有关Ni₃S₂乃至更多种类的硫化物电学以外方面性能的研究及应用，目前为止仍然甚少。就目前所了解到的，LijunLiu等[9]研究了铜硫化物超疏水薄膜的制备；李超[10]制备了纤维束状硫化铋（Bi₂S₃）超疏水薄膜。值得一提的是，最近新的研究中有学者成功制备了用于油水分离的ODT改性Ni₃S₂纳米棒修饰的超疏水性和超亲油性镍网（使用溶剂热法），但从实验结果来看仍然有较大的提升空间。

3前景展望

Ni₃S₂微纳米结构由于其低廉的成本和优越的电化学性能而备受关注，这些特性也使其成为新一代储能材料的有利竞争者。但由于Ni₃S₂微纳米结构的复杂性，制备纯正的满足要求的Ni₃S₂微纳米结构仍存在很大的挑战，在充放电过程中出现的粉化现象，也极大地影响其使用寿命。如何巧妙地将各种改性手段结合起来，把所制备的优异材料应用在实际生产中将成为科研工作者研究的重心，也将是未来新材料的又一创新发展方向。

参考文献

[1]李俊敏,苏长伟,郭俊明,张桂梅,张馨艺,姜玲.电沉积制备Ni3S2/Ni锂离子电池复合负极材料[J].云南民族大学学报(自然科学版),2015,18(6):460-463.

[2]柳兆祥,廖欣,丁丽娟,曾凡,陈建军.Ni3S2/SiC复合电极的制备及光电催化性能研究[J].浙江理工大学学报:自然科学版,2016,35(5):776-780.

[3]刘荣伟.直接生长的纳米FeP和Ni3S2高效电解水电极的制备和研究[J].西南大学,2015,23(4):43-50.

[4]XiaoHuang,ZhiguoZhang,HuanLi,YingyuanZhao,HongxiaWang,TingliMa.NovelfabricationofNi3S2/MnScompositeashighperformancesupercapacitorelectrode[J].JournalofAlloys&Compounds,2017,18(4):722-724.

[5]王明星.三维石墨烯/Ni3S2超级电容器复合材料电容性研究[D].太原理工大学,2016.

[6]于霞.一锅溶剂热合成一维NiSe、Ni3S2和NiSe-Ni3S2合金化合物纳米棒阵列及其性质[D].东北师范大学,2014.

[7]JianWen,YuanLi,KaiZhou,ZengcaiSong,BoruiLi,ZhaoChen,TianChen,YaxiongGuo,GuojiaFang.Flexiblecoaxial-typefibersolid-stateasymmetricalsupercapacitorbasedonNi3S2nanorodarrayandpeninkelectrodes[J].JournalofPowerSources,2016,324(8):325-333.

[8]CanbinOuyang,XinWang,ChenWang,XiaoxuZhang,JianghongWu,ZhaolingMa,ShuoDou,ShuangyinWang.HierarchicallyporousNi3S2nanorodarrayfoamashighlyefficientelectrocatalystforhydrogenevolutionreactionandoxygenevolutionreaction[J].ElectrochimicaActa,2015,174(20):297-301.

[9]LijunLiu,RuifenChen,WeikaiLiu,YangboZhang,XinbenShi,QingPan.Fabricationofsuperhydrophobiccoppersulfidefilmforcorrosionprotectionofcopper[J].Surface&CoatingsTechnology,2015,272(4):221-228.

[10]李超.金属表面微纳结构的电化学制备与仿生超疏水性能的研究[D].湖南师范大学,2011.