一種超級電容器電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超級電容器電極材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超級電容器電極 材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著資源、能源的日益枯竭，以及人口的急劇膨脹和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán) 境日益惡化，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，人們開始不斷尋找性能更加優(yōu)良、壽命更 長、價格低廉、應(yīng)用范圍更加廣泛的新型能源轉(zhuǎn)換和儲存系統(tǒng)，所以超級電容器應(yīng)運而生。 超級電容器也叫電化學(xué)電容器，它是一種比傳統(tǒng)電容器擁有更高功率密度的儲能設(shè)備，因 其具有高能量密度、充電短時間和較長的循環(huán)壽命等優(yōu)良特性，廣泛用于數(shù)碼相機(jī)、不間斷 電源、太陽能充電器、報警裝置等要求瞬間釋放超大電流的場合，尤其是在電動汽車領(lǐng)域有 著極其廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 目前用于超級電容器的電極材料主要有三類:炭材料、過渡金屬氧化物材料和導(dǎo) 電聚合物。其中過渡金屬氧化物由于具有高穩(wěn)定性、高比電容和優(yōu)異的循環(huán)可逆性，因此被 認(rèn)為是理想的電極材料。
[0004] 在過渡金屬氧化物中，由于氧化鎳(NiO)、四氧化三鈷(C〇304)等具有環(huán)境友好，低 成本，容易合成等優(yōu)點，最重要的是它們具有很高的理論比電容，這些優(yōu)點使鎳、鈷氧化物 成為一種最可能實際應(yīng)用的理想電極材料。到目前研究為止，已經(jīng)制備了多種不同形貌結(jié) 構(gòu)的NiO、Co 3〇4、NiCo〇2、Ni〇-Co3〇4復(fù)合的電極材料，但是所獲得的實際比電容遠(yuǎn)低于理論比 電容，因此需要進(jìn)一步研究鎳、鈷氧化物電極材料的合成，從而提高其比電容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種多形貌超級電容器電極材料鎳、鈷復(fù)合納米 氧化物的制備方法，該方法可以顯著提高電極材料的比電容和循環(huán)穩(wěn)定性，同時可以簡單、 快速、大規(guī)模制備該電極材料以滿足實際應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種超級電容器電極材料鎳、鈷 復(fù)合納米氧化物的制備方法，其特征在于具體步驟為： (1) 將四水合乙酸鎳(C4H6Ni〇4 · 4H2〇)、四水合乙酸鈷（C4H6Co〇4 · 4H2〇)和尿素溶于去 離子水中，攪拌20分鐘后加入乙醇胺，再繼續(xù)攪拌10分鐘得到混合溶液； (2) 將所得的混合溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，再將該水熱反應(yīng)釜于110-130°C水熱反應(yīng)6-48小時，然后冷卻至室溫得到反應(yīng)產(chǎn)物； (3) 將所得的反應(yīng)產(chǎn)物依次離心、洗滌和干燥，然后以5°C/min的升溫速率升溫至200-500°C煅燒3小時，最終制得具有納米片、納米顆粒和納米絲三種不同結(jié)構(gòu)的超級電容器電 極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物。
[0007] 進(jìn)一步限定，步驟(1)中所述的四水合乙酸鎳、四水合乙酸鈷和尿素的用量分別為 0 · 474g、0 · 948g和 1 · 08g，乙醇胺的體積為0 · 5-2 · OmL。
[0008] 進(jìn)一步限定，步驟(3)中所述的洗滌為分別用去離子水和無水乙醇洗滌。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點： 1、 本發(fā)明制得的鎳、鈷復(fù)合納米氧化物電極材料為有納米片、納米顆粒和納米絲三種 結(jié)構(gòu)，具有較高的比電容，比電容高達(dá)1 〇55F/g，是一種優(yōu)良的超級電容器電極材料； 2、 本發(fā)明制備過程中采用的乙醇胺，其具有價格低廉、原料易得等優(yōu)點； 3、 本發(fā)明制備方法簡單、綠色環(huán)保、成本低廉，有利于鎳、鈷復(fù)合納米氧化物電極材料 在超級電容器產(chǎn)業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明實施例1制得的電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的低倍SEM圖譜； 圖2是圖1中(a)區(qū)域的高倍SEM圖譜； 圖3是圖1中（b)區(qū)域的高倍SEM圖譜； 圖4是圖1中（c)區(qū)域的高倍SEM圖譜； 圖5是本發(fā)明實施例1制得的電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的XRD圖譜； 圖6是本發(fā)明實施例1制得的電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的循環(huán)伏安圖； 圖7是本發(fā)明實施例1制得的電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的恒電流充放電圖； 圖8是本發(fā)明實施例3制得的電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0011]以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0012] 實施例1 (1) 分別稱取四水合乙酸鎳(C4H6Ni〇4 · 4H20)、四水合乙酸鈷(C4H6Co〇4 · 4H20)和尿素， 對應(yīng)的質(zhì)量分別為0.474g、0.948g和1.08g，溶解于30mL去離子水中，攪拌20分鐘，使三者完 全溶解，然后加入〇. 5mL乙醇胺，再繼續(xù)攪拌10分鐘得到混合溶液； (2) 將所得的混合溶液倒入聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，保持61%填充度，再將該水熱反 應(yīng)釜置于鼓風(fēng)干燥箱中于120°C水熱反應(yīng)24小時，然后冷卻反應(yīng)釜至室溫得到反應(yīng)產(chǎn)物； (3) 將所得的反應(yīng)產(chǎn)物離心，分別用去離子水和乙醇洗滌，并干燥，將干燥后的樣品置 于馬弗爐中于300°C (升溫速率為5°C/min)煅燒3小時制得最終產(chǎn)品超級電容器電極材料 鎳、鈷復(fù)合納米氧化物。
[0013] 本實施例制得的超級電容器電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的SEM圖譜如圖1-4所 示，圖1中有(a)、（b)、（c)三個不同的區(qū)域，圖2-4分別是圖1中（a)、（b)、（c)三個不同區(qū)域的 高倍SEM圖譜。從圖1 -4可知，電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物是由納米片、納米顆粒和納米 線三種不同形狀結(jié)構(gòu)組成的，其中納米片是由直徑大約l〇〇 nm的納米顆粒堆疊在一起形成 的，因此具有很大的比表面積。
[0014] 超級電容器電極材料鎳、鈷復(fù)合納米氧化物的XRD圖譜如圖5所示，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)粉末 衍射卡片分析，復(fù)合納米氧化物中存在附0(兀^^如.71-1179)、附(：〇0 2(凡?03如.10-0188)、C〇3〇4 (JCPDS No. 42-1467)的衍射峰。XRD圖譜證實所得最終產(chǎn)物為Ni〇-NiCo02- C〇3〇4復(fù)合納米氧化物。
[0015]超級電容器電極