制備的材料是顆粒或紊亂取向的納米線，導(dǎo)致本發(fā)明電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性大大優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)CN102709058A。
【附圖說(shuō)明】
[0066]圖1為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1制備二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片的過(guò)程示意圖。
[0067]圖2是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1所制備納米片的掃描電子顯微鏡照片(SEM)。
[0068]圖3為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1所制備納米片的X射線衍射譜(XRD)。
[0069]圖4是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1所制備納米片的Mn 2p (a)、Ni 2p (b)和0 Is (c)X射線光電子譜(XPS)。
[0070]圖5是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1所制備納米片的低倍(a)和高分辨(b)透射電鏡(TEM)照片。
[0071]圖6是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1所制備納米片材料在lmol.L 1氫氧化鉀+0.5mol.L 1硫酸鈉混合電解液中不同電流密度下的充放電曲線。
[0072]圖7是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例2所制備的大面積電極材料的光學(xué)照片，圖7(a)是反應(yīng)前后的泡沫鎳顏色對(duì)比，圖7(b)是生長(zhǎng)復(fù)合納米片后的大面積泡沫鎳照片。
[0073]圖8是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例3所制備樣品的充放電曲線。
[0074]圖9是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例4所制備樣品的充放電曲線。
[0075]圖10是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例5所制備的超級(jí)電容器的充放電曲線。
[0076]圖11是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例5所制備的超級(jí)電容器的工作穩(wěn)定性曲線。
[0077]圖12是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例6制備的面積為2X2cm2超級(jí)電容器的恒電流充放電曲線。
[0078]圖13是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例6制備的面積為2X2cm2超級(jí)電容器的工作穩(wěn)定性曲線。
[0079]圖14是由實(shí)施實(shí)例6制備的4個(gè)面積為2X2cm2固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器串聯(lián)后充電到2V驅(qū)動(dòng)一個(gè)紅色LED(1.8V)的光學(xué)照片。
[0080]圖15是由實(shí)施實(shí)例6制備的4個(gè)面積為25X50cm2固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器串聯(lián)后充電到2V驅(qū)動(dòng)一個(gè)由23個(gè)紅色LED組成的“HIT”字樣陣列的光學(xué)照片。
[0081]圖16是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例7所制備的超級(jí)電容器的充放電曲線。
[0082]圖17是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例7所制備的超級(jí)電容器的工作穩(wěn)定性曲線。
[0083]圖18是由實(shí)施實(shí)例7制備的2個(gè)面積為10 X 10cm2固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器串聯(lián)后充電到3V驅(qū)動(dòng)一個(gè)由165個(gè)藍(lán)色LED組成的“HITSZ”字樣陣列的光學(xué)照片。
[0084]本發(fā)明
【具體實(shí)施方式】
[0085]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施實(shí)例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。下面通過(guò)具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)途徑。以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
[0086]實(shí)施實(shí)例1:二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片的制備
[0087]本實(shí)例展示在面積較小的泡沫鎳基底上生長(zhǎng)二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片，具體制備過(guò)程如下:
[0088](1)將市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的普通泡沫鎳(厚度1mm，llOppi，320g.m 2)剪成2X4cm2大小，在去離子水中超聲清洗15min后在0.lmol.L 1稀鹽酸中浸泡5min，然后在去離子水中超聲清洗至中性。
[0089](2)將30mL去離子水放入長(zhǎng)寬高為3.2cmX3.2cmX 5cm的塑料容器中，隨后倒入
0.237g的高錳酸鉀，攪拌配成0.05mol.L 1的高錳酸鉀溶液。然后把洗干凈的泡沫鎳浸入其中，在常溫下浸泡24h后取出，用去離子水清洗至去離子水變?yōu)闊o(wú)色，最后在60°C下真空干燥12h即可得到復(fù)合納米片電極材料。
[0090]圖1為復(fù)合納米片制備過(guò)程示意圖，可以看出本方法非常簡(jiǎn)單，經(jīng)簡(jiǎn)單的浸泡即可獲得所需要的電極材料。圖2是所制備電極材料的掃描電子顯微鏡照片(SEM)，照片顯示所制備的材料具有納米片結(jié)構(gòu)。納米片厚度為2-7nm，納米片彼此連接形成多孔形貌，納米片之間的孔尺寸一般在50nm以下。圖3為所制備納米片的X射線衍射譜(XRD)，經(jīng)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)譜(JCPDS N0.42-1316，JCPDS N0.38-0715)所制備的納米片為胞02和Ni (0H) 2的復(fù)合相，衍射峰對(duì)應(yīng)的衍射面已在圖中標(biāo)出。圖4是所制備納米片的Mn 2p (a)、Ni 2p (b)和0ls(c)X射線光電子譜(XPS)，測(cè)試表明納米片中主要成分為Mn、Ni和0，三種元素的化學(xué)態(tài)和配比符合MnOjP Ni (0H) 2化合物，進(jìn)一步表明納米片由MnO 2和Ni (0H) 2組成。圖5是樣品的低倍(a)和高分辨(b)透射電鏡(TEM)照片，測(cè)出納米片的厚度為2-7nm，與SEM測(cè)試結(jié)果一致。對(duì)單個(gè)納米片的高分辨TEM照片分析表明每個(gè)納米片由胞02和Ni (0H) 2微區(qū)組成。圖6是所制備納米片材料在lmol.L 1氫氧化鉀+0.5mol.L 1硫酸鈉混合電解液中不同電流密度下的充放電曲線，從放電曲線計(jì)算出基于Mn02/Ni (0H) 2活性材料的質(zhì)量比電容為2916.7F g1，面積比電容為4.38F cm 2，表明所制備的納米片具有優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)。
[0091]實(shí)施實(shí)例2:二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片的制備
[0092]本實(shí)例展示在大面積的泡沫鎳基底上生長(zhǎng)二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片，制備工藝參數(shù)與實(shí)施實(shí)例1基本相同，不同之處在于泡沫鎳片尺寸、所配溶液量及所使用的反應(yīng)容器大小。具體過(guò)程如下:
[0093](1)將尺寸為25 X 100cm2的泡沫鎳(厚度1mm，llOppi，320g.m 2)在去離子水中超聲清洗15min，取出后在0.lmol.L 1稀鹽酸中浸泡5min，然后在去離子水中超聲清洗至中性。
[0094](2)將10L去離子水放入長(zhǎng)寬高為60cmX40cmX38cm的塑料容器中，隨后倒入79g的高錳酸鉀，攪拌配成0.05mol.L 1的高錳酸鉀溶液。然后把洗干凈的泡沫鎳浸入其中，在常溫下浸泡24h后取出，用去離子水清洗至去離子水變?yōu)闊o(wú)色，最后在60°C下真空干燥12h即可得到大面積的復(fù)合納米片電極材料。
[0095]圖7是所制備的大面積電極材料的光學(xué)照片，圖(a)是反應(yīng)前后的泡沫鎳顏色對(duì)比，圖(b)是生長(zhǎng)復(fù)合納米片后的大面積泡沫鎳照片。反應(yīng)后泡沫鎳從反應(yīng)前的灰色變成了反應(yīng)后的棕黃色，表明經(jīng)簡(jiǎn)單反應(yīng)后泡沫鎳表面生成了新的產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)測(cè)試得到與實(shí)施實(shí)例1相同的結(jié)果，證實(shí)所制備的材料為MnOjP Ni (0H) 2的復(fù)合納米片，超級(jí)電容性質(zhì)優(yōu)異，同時(shí)證實(shí)大面積生長(zhǎng)時(shí)各處的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定一致。
[0096]實(shí)施實(shí)例3:二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片的制備
[0097]本實(shí)施實(shí)例中泡沫鎳在高錳酸鉀溶液中的浸泡時(shí)間為30h，其它條件與實(shí)施實(shí)例1完全相同。測(cè)試結(jié)果表明，所制備的納米片形貌、結(jié)構(gòu)和成分與實(shí)施實(shí)例1差別不大。圖8是本實(shí)施實(shí)例所制備樣品的充放電曲線，其質(zhì)量比電容和面積比電容分別為28064^1和
5.05F.cm2，與實(shí)施實(shí)例1相比其質(zhì)量比電容有所下降，但面積比電容更高。
[0098]實(shí)施實(shí)例4:二氧化錳/氫氧化鎳復(fù)合納米片的制備
[0099]本實(shí)施實(shí)例中所使用的高錳酸鉀溶液的濃度為0.lmol.L \泡沫鎳在高錳酸鉀溶液中的浸泡時(shí)間為12h，其它條件與實(shí)施實(shí)例1完全相同。測(cè)試結(jié)果表明，所獲得的產(chǎn)物仍然是MnOjP Ni (0H) 2的復(fù)合納米片，其形貌結(jié)構(gòu)與實(shí)施實(shí)例1大致相同，但納米片的厚度略有增加。圖9是本實(shí)施實(shí)例所制備樣品的充放電曲線，其質(zhì)量比電容和面積比電容分別為2777.8F *g 1和3.75F*cm 2，與實(shí)施實(shí)例1相比其質(zhì)量比電容有所下降，但優(yōu)點(diǎn)是生長(zhǎng)時(shí)間更短。
[0100]實(shí)施實(shí)例5:水基對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0101](1)配制lmol.L 1氫氧化鉀+0.5mol.L 1硫酸鈉的混合溶液。
[0102](2)使用玻璃纖維濾紙作為超級(jí)電容器隔膜，將實(shí)施實(shí)例1制備的電極材料剪成2 X 2cm2尺寸，將電極材料和隔膜在電解液中浸泡5m