[發明專利]一種碳納米管@錳酸鎳核殼異質結構材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201410626056.8
• 申請日: 2014-11-08
• 公開（公告）號: CN104361999A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 張小俊;南紅紅;馬文勤
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料、制備方法及其應用。

背景技術

隨著科學技術突飛猛進的發展以及電子產品的更新換代，超級電容器電極材料的研究已經引起了研究者們的極大興趣。目前，傳統的超級電容器電極材料主要有以下幾類：碳材料類電極材料、導電聚合物類電極材料、金屬氧化物類電極材料。然而，在實際應用中，人們發現，這些傳統的電極材料或多或少都存在各自的缺陷，如：活性面積小，導電性差、電容量低，循環時間短，能量密度和功率密度小，由于這些缺陷的存在，很難滿足現實中更高的應用需求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料及其制備方法。

本發明還提供了一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的應用，在超級電容器上應用。

本發明提供的一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料，以碳納米管為骨架，在其外部包覆片狀錳酸鎳納米材料，形成核殼納米異質材料。

本發明提供的一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的制備方法，包括以下步驟：

a、將碳納米管通過硝酸回流處理后，用二次蒸餾水洗至PH為中性，靜置一段時間，待全部沉淀后倒出上層清液，減壓抽濾、烘干，即可得到純凈的碳納米管；

b、將上述處理的碳納米管和二次蒸餾水混合，攪拌獲得混合溶液；

c、將氯化鎳、高錳酸鉀依次加入上述混合溶液，攪拌得到混合均一的溶液，進而轉移到反應釜中，反應釜密閉，在80-120℃下反應4-8h，冷卻至室溫，離心、清洗，即制得碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料。

步驟a中所用硝酸的質量濃度≥60％；

步驟b中碳納米管在二次蒸餾水中的濃度為0.3-0.8g/L。

步驟c中氯化鎳在混合溶液中濃度≥0.02mol?L^-1，高錳酸鉀在混合溶液中濃度≥0.05mol?L^-1，二次蒸餾水的體積≥15mL。

步驟b和c中攪拌方法為：利用磁力攪拌器攪拌，轉速為≥2000r/s，攪拌時間≥1h。

本發明提供的一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的應用，作為超級電容器的電極材料的應用。

本發明提供的制備碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的方法，是在密閉的高溫高壓反應釜中，采用二次蒸餾水作為反應溶劑，加入氯化鎳、高錳酸鉀混合均勻，通過加熱反應體系，產生一個高壓環境而制備碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的一種有效方法。跟現有技術相比，本發明制備方法產物純度高、分散性好、晶形好且可控制，生產成本低，重現性好。所制備出的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料修飾在銅片上，可直接作為超級電容器的電極材料，實現了很好的循環穩定性、大的具體電容、高的能量密度和功率密度，而且和氧化石墨烯納米材料組裝成柔性的非對稱超級電容器，進一步增大了電壓范圍，提高了能量密度和功率密度，在能量存儲方面具有潛在的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的掃描電子顯微鏡照片(SEM)；

圖2為實施例1制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的X射線衍射照片(XRD)；

圖3為實施例1制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的循環伏安曲線(CV)；

圖4為實施例1制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的充放電曲線；

圖5為實施例1制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的阻抗曲線圖；

圖6為實施例2制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的掃描電子顯微鏡照片(SEM)；

圖7為實施例3制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的掃描電子顯微鏡照片(SEM)；

圖8為實施例4制備的碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的掃描電子顯微鏡照片(SEM)。

具體實施方式

實施例1

一種碳納米管錳酸鎳核殼異質結構材料的制備方法，包括以下步驟：

a、將碳納米管通過質量濃度為60％的硝酸回流處理，然后用二次蒸餾水洗至PH為中性，而后靜置一段時間，待全部沉淀后倒出上層清液，再進行減壓抽濾、烘干，即可得到純凈的碳納米管；

b、準確稱取上述處理的0.01g碳納米管和20ml二次蒸餾水混合，在磁力攪拌器轉速為3000r/s下進行磁力1h攪拌形成混合均一的溶液；