本发明属于电池材料领域，特别涉及一种泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料及其制备方法和在光充电锂离子电池中的应用。
背景技术：
1、太阳能因其丰富性和清洁性被认为是最具发展潜力的可再生能源之一，探索和发展高效太阳能转换与利用技术可推动太阳能的大规模应用，缓解化石能源危机。然而，由于太阳辐射的间歇性和不稳定性，传统太阳能电池无法满足连续供能需求。因此，将太阳能电池与二次储能电池结合而成的光充电电池应运而生。光充电电池可将太阳能直接转化为电能，同时将电能以化学能的形式存储，从而实现连续供电的技术目标。因此，高效光充电电池的开发对推动光电转化-储能技术的发展和实际应用具有重要的科学意义和研究价值。光电极是赋予二次电池光响应功能的重要部件之一，开发兼具能量转化与储存作用的双功能光电极是提高光充电电池整体效率的关键。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有异质结结构的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法。研究表明，半导体材料是光电极中能量转化的核心。硫化镉(cds)作为一种优良半导体光催化材料，因其具有较好可见光响应能力和适宜能带位置，已在光催化、量子点敏化太阳能电池等领域得到广泛研究。本发明构建了兼具太阳能转化与储存功能的硫化镉光充电锂离子电池体系，研究了其光充电和光辅助充/放电性能。揭示了光生载流子在其中的作用机制和光充电电池工作机理，为设计此类过渡金属基光充电锂离子电池提供新思路。
2、本发明另一目的在于提供上述方法制备的具有异质结结构的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料。
3、本发明再一目的在于提供上述具有异质结结构的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的应用。
4、本发明的目的通过下述方案实现：
5、一种具有异质结结构的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其包括以下步骤：
6、(1)将钛酸四丁酯、无水乙醇以及丙三醇混合，形成反应液1，然后将泡沫镍置于含有反应液1的反应釜中反应，反应结束后将反应液冷却至室温后取出，并用无水乙醇清洗至不再出现白色沉淀，泡沫镍颜色恢复银白色，然后烘干，再退火处理即得泡沫镍基底上原位生长一维的二氧化钛纳米阵列；
7、(2)将四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽和水混合，形成反应液2，将步骤(1)中得到的泡沫镍基底上原位生长一维的二氧化钛纳米阵列置于含有反应液2的反应釜中进行反应，反应结束后，待反应液冷却至室温后取出样品，用水和乙醇冲洗干净并干燥，再退火处理，即得到ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料。
8、步骤(1)中所述的泡沫镍在使用之前优选为先经过预处理以去除泡沫镍表面的油脂和氧化层，具体步骤如下：将泡沫镍裁剪成小片，然后用丙酮、水、盐酸和乙醇依次超声清洗5min，以去除泡沫镍表面的油脂和氧化层。
9、步骤(1)中所述的反应液1中钛酸四丁酯、无水乙醇以及丙三醇的体积比为1-2:50-70:10-20；优选在1:50:10。
10、步骤(1)中所述的反应是指在150-180℃的烘箱中保温反应10-12h，优选在180℃烘箱中反应12h。
11、步骤(1)中所述的退火是指在空气气氛下300-400℃退火2-3h。
12、步骤(2)中所述的反应液2中四水合硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽的摩尔比为15-20：15-20：5-10，优选为20:17.5:8；反应液2中四水合硝酸镉的浓度为20-30mmol/l。
13、步骤(2)中的反应液2的用量与步骤(1)中所述的反应液1的用量满足：步骤(1)中使用的反应液1和步骤(2)中使用的反应液2的体积比为20-30：20-30。当步骤(1)使用2*4cm2的泡沫镍小片时，对应使用20-30ml的反应液1以及20-30ml的反应液2。
14、步骤(2)中所述的反应是指在180-200℃的烘箱中保温反应2-3h。
15、步骤(2)中所述的退火是指在空气或者惰性气氛下300-400℃退火处理2-3h。
16、一种由上述方法制备得到的具有异质结结构的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料。
17、上述的具有异质结结构的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料在光充电锂离子电池中的应用。
18、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
19、经研究表明，ni/tio2@cds-ni3s2光充电锂离子电池同样具有离网光充电和在网光辅助充/放电功能。机理研究表明，光生载流子增强了锂离子存储过程中的插层和转化反应动力学，因此光照下该电池具有较好的电化学性能。光充电模式下，该光充电锂离子电池在5小时内可由1.0v充电至1.83v，太阳能-化学能-电能转化效率可达0.39％。在光辅助充放电过程中，ni/tio2@cds-ni3s2光充电锂离子电池表现出极佳的光辅助电化学性能，在5.0macm-2电流密度下放电比容量增加率达189.4％，充电比容量增长率达156.5％。
1.一种泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料的制备方法，其特征在于：
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料。
10.权利要求9所述的泡沫镍支撑ni/tio2@cds-ni3s2光电极材料在光充电锂离子电池中的应用。
