[發明專利]Mn摻雜Ni(OH)2納米結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201110432060.7
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102522540A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 梁長浩;張和民;劉俊;田振飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;H01G9/042;B23K26/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及一種Ni(OH)₂納米的制備方法，具體涉及一種Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構及其制備方法。

背景技術

Ni(OH)₂納米材料是一種新型的堿性鎳系列電池的正極材料，具有優越的高倍率性能和電化學性能，當它作為電容器的陽極材料時具有較高能量的存儲能力，而作為電容器的陰極材料時，又具有增強的比電容，其在超大容量電容器方面有著廣闊的應用前景。摻雜改性是提高Ni(OH)₂電化學性能和高倍率性能的有效手段之一。目前，對Ni(OH)₂進行摻雜改性的方法主要有：化學共沉淀法、溶劑熱法、以及電化學沉積法，其中化學共沉淀法在Ni(OH)₂摻雜改性中起主導作用。一般來講，化學共沉淀法需要精確滴加離子溶液于緩沖液中，調節其pH值，并加入分散劑進行分散，共沉淀的過程很容易把其他雜質離子吸附或包括其中，很難除去，影響Ni(OH)₂性能的提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構及其制備方法。本發明Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的成功制備為納米材料的摻雜提供了新的途徑，同時，也是液相激光燒蝕技術新的應用拓展。

為了實現上述目的本發明采用如下技術方案：

Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構，其特征在于：所述的Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構包括納米片晶格結構、納米薄片和納米薄片組裝球體三種結構。

Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

把錳單質靶材浸沒在NiCl₂溶液中，使得錳單質靶材表面至液面的高度為1-2mm，采用Nd:YAG脈沖激光，波長為1064nm，能量為95-105mJ，燒蝕錳單質靶材4-6分鐘，得到Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構。

所述的Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的制備方法，其特征在于：所述的Nd:YAG脈沖激光波長為1064nm，能量為100mJ。

所述的Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的制備方法，其特征在于：在燒蝕的過程中靶材連同底部支座不停的旋轉。

所述的Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的制備方法，其特征在于：可以通過調制NiCl₂溶液的濃度和Nd:YAG脈沖激光能量進行調控產物的形貌和摻雜比例。

所述的Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的制備方法，其特征在于：所述的錳單質靶材表面至液面的高度優選為1.2mm。

在常溫常壓下本發明聚集的高能量激光照射到液相中的金屬錳靶材表面時，在其表面產生高溫、高壓和高密度的等離子體羽，該等離子羽體包含金屬錳的分子、原子、離子、團簇及電子，并在淬滅過程中快速膨脹，與束縛它的NiCl₂溶液發生復雜反應，在這個過程中產生的錳原子和離子就會進入所形成的Ni(OH)₂納米片的晶格中，而由錳分子或團簇等基團所形成的超小Mn₃O₄納米顆粒(＜3.2nm)也會進入α-Ni(OH)₂的插層中間，還有一部分更大的Mn₃O₄納米顆粒在冷卻過程中被所形成的Ni(OH)₂納米片所包裹。

本發明的有益效果：

本發明Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構的成功制備為納米材料的摻雜提供了新的途徑，同時，也是液相激光燒蝕技術新的應用拓展。

附圖說明

圖1Mn摻雜Ni(OH)₂納米結構合成示意圖。

圖2為本發明所制備樣品的物相分析。

圖3所合成樣品的SEM圖的形貌特征：a，b)NiCl₂濃度為0.01M；c，d)NiCl₂濃度為0.05M；e，f)NiCl₂濃度為0.1M。

圖4NiCl₂濃度為0.01M樣品的透射電鏡照片(TEM)和相對應的SAED圖。