[發明專利]一種用于超級電容器的氟化羥基鎳鈷納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710455399.6
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107244700B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 王巖;張劍芳;吳玉程;崔接武;舒霞;秦永強;鄭紅梅;余東波
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明涉及材料科學和電化學技術領域，具體涉及一種用于超級電容器的氟化羥基鎳鈷納米材料及其制備方法，其是通過溶劑熱合成工藝制備獲得。本發明的氟化羥基鎳鈷納米材料制備方法簡單、形貌均勻，用于超級電容器中，擁有高能量密度和長循環壽命。

技術領域

本發明屬于材料科學和電化學技術領域，具體涉及一種用于超級電容器的氟化羥基鎳鈷納米材料及其制備方法。

背景技術

隨著全球變暖和環境污染的急劇增加，尋求一種高效率、低污染的環境友好型能源來代替化石燃料已成為全球關注的熱點。超級電容器作為一種新型的化學電源，由于其快速充電、高能量密度和功率密度、長循環壽命、安全可靠性及成本低廉等優點受到人們廣泛關注。近年來，科研工作者圍繞超級電容器開展了一系列工作。然而，構筑具有高能量密度的超級電容器仍然是科研界亟待解決的問題。

提高超級電容的能量密度最核心的技術仍是提高電極材料的比電容和充放電的電壓窗口。過渡族金屬氫氧化物和氧化物，由于其高的比電容和快速的氧化還原反應等特點，成為新一代超級電容器的理想電極材料。其中，氫氧化鎳或氫氧化鈷被認為是構筑非對稱超級電容器的理想電極材料，因為它的價格低廉、資源豐富、比電容高且具有贗電容性能。但由于它們自身電導率低、倍率性能差和穩定性差等缺點，嚴重影響了它的實際應用。為了解決這些缺點，在單金屬氫氧化物中引入其他的金屬離子，可以通過提高電極的導電率來顯著提高電化學性能。為此，人們開拓了鎳鈷雙氫氧化物納米結構，以獲得更加穩定和更高比電容的電極材料。

除了引入其他金屬離子以外，將陰離子引入金屬氫氧化物也可以提高其超電容特性。近年來，許多過渡金屬硫化物、磷化物、氟化物和碳氫化合物表現出優異的超電容特性。因此，將氟離子引入到鎳鈷雙氫氧化物中，作為一種氟化羥基鎳鈷納米結構電極，將能大大提高超級電容器的能量密度和循環穩定性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于超級電容器的氟化羥基鎳鈷納米材料及其制備方法，所要解決的技術問題是制備具有高電容特性的氟化羥基鎳鈷納米材料，進而將其組裝成具有高能量密度和長循環壽命的超級電容器。

本發明為了實現發明目的，采用如下技術方案：

本發明用于超級電容器的氟化羥基鎳鈷納米材料，其特點在于：所述氟化羥基鎳鈷納米材料是通過溶劑熱合成工藝使氟離子取代氫氧化鎳鈷中的部分羥基，而制備獲得。所述氟化羥基鎳鈷納米材料涂覆于泡沫鎳上制備成電極，用于超級電容器。

本發明的氟化羥基鎳鈷納米材料為厚度5-20nm的納米片或直徑2-200nm的納米線。優選的，當所述氟化羥基鎳鈷納米材料為平均直徑為20nm的納米線交織成的多孔納米片時，用于超級電容器，具有最優的性能。

上述氟化羥基鎳鈷納米材料的制備方法為：將四水乙酸鎳(Ni(CH₃COO)₂·4H₂O)、四水乙酸鈷(Co(CH₃COO)₂·4H₂O)、氟化銨(NH₄F)和尿素溶解于含異丙醇的水溶液中，超聲混合均勻后移入高壓反應釜中，在溫度120-180℃下保溫10h；待反應釜自然冷卻至室溫，取出，離心清洗、干燥，即獲得氟化羥基鎳鈷納米材料。

優選的，四水乙酸鎳、四水乙酸鈷、氟化銨、尿素、異丙醇和水的用量比為0-4mmol：0-4mmol：4mmol：5mmol：20mL：20mL。

優選的，所述高壓反應釜的體積為50mL。

優選的，所述保溫是在恒溫鼓風干燥箱中進行。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、本發明的氟化羥基鎳鈷納米材料制備方法簡單、形貌均勻，用于超級電容器中，擁有高能量密度和長循環壽命。