[發(fā)明專利]一種多孔導(dǎo)電的碳材料負(fù)載NiCo2O4復(fù)合材料及其制法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710470683.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107393725B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶有勝;馬來(lái);王承輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所;福建遠(yuǎn)翔新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01G11/30
• 分類號(hào): H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/40;H01G11/46;H01G11/86;B01J23/755;B01J35/10;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔導(dǎo)電的碳材料負(fù)載NiCo₂O₄復(fù)合材料及其制法和在超級(jí)電容器、電化學(xué)水氧化催化劑、水電解陽(yáng)極材料、電(光)催化劑中的應(yīng)用。所述復(fù)合材料中，多孔六邊形或多孔類六邊形NiCo₂O₄微米或納米顆粒負(fù)載于碳材料上。本發(fā)明中通過(guò)簡(jiǎn)單化學(xué)合成法制備所述復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料(多孔導(dǎo)電的碳材料負(fù)載NiCo₂O₄)與多孔的石墨烯/單壁碳納米角復(fù)合材料組成的不對(duì)稱電容器，展示了非凡的能量密度，為70.5Wh/kg。同時(shí)，本發(fā)明的復(fù)合材料也是一種高效的電化學(xué)水氧化催化劑，只需要低的過(guò)電壓(220mV)就能提供20mA/cm²電流密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔導(dǎo)電的碳材料負(fù)載NiCo₂O₄復(fù)合材料及其制法和在超級(jí)電容器電極、電化學(xué)水氧化催化劑、水電解陽(yáng)極材料、電(光)催化劑中的應(yīng)用，屬于材料、化工、儲(chǔ)能、清潔能源、環(huán)保領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于化石燃料的快速消耗及與之伴隨的環(huán)境污染，對(duì)高性能、價(jià)格適宜、能利用在工業(yè)規(guī)模中的清潔能源設(shè)備的探索迫在眉睫。在這樣關(guān)鍵的情況下，制備高效的電化學(xué)能源設(shè)備是解決世界能源需求和相關(guān)環(huán)境問(wèn)題的有效方法。這種能源設(shè)備的性能主要依賴于活性電極材料的結(jié)構(gòu)和性能。為了解決現(xiàn)有的技術(shù)與應(yīng)用瓶頸，并使得下一代的能源設(shè)備在低成本下取得進(jìn)一步的發(fā)展，大量的研究集中在對(duì)電活性材料的物理化學(xué)性質(zhì)的研究中。

多金屬氧化物的協(xié)同作用拓展了其在各種應(yīng)用領(lǐng)域的性能，例如催化、電子學(xué)、傳感器等。多金屬氧化物擁有豐富的氧化還原活性位點(diǎn)、比單金屬氧化物相對(duì)更好的導(dǎo)電性，因此，也適用于制備電活性材料，在儲(chǔ)能與能源轉(zhuǎn)換設(shè)備中得到應(yīng)用。在多金屬氧化物中，鈷酸鎳因其低廉的價(jià)格、高活性、好的穩(wěn)定性，受到了人們的廣泛關(guān)注。最近，文獻(xiàn)中報(bào)道了大量的鈷酸鎳被利用于儲(chǔ)能設(shè)備的電極中，如納米片、納米線、納米針、納米棒、核環(huán)納米片和一些中空的介孔結(jié)構(gòu)材料。然而，在能源輸送和活性方面，現(xiàn)有的材料仍然不能令人滿意。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，活性材料適合的微觀結(jié)構(gòu)和高導(dǎo)電性，有利于物質(zhì)儲(chǔ)存、高效的分子和離子運(yùn)輸、降低高電流下的能量損耗。因此，為能源設(shè)備開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的活性材料是必須的，尤其是應(yīng)用在電化學(xué)儲(chǔ)能器件、清潔能源器件中的活性材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問(wèn)題，提供一種環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，合成一種多孔導(dǎo)電的碳材料負(fù)載NiCo₂O₄復(fù)合材料，該復(fù)合材料可以應(yīng)用在超級(jí)電容器電極、電化學(xué)水氧化催化劑、水電解陽(yáng)極材料、電(光)催化劑中。所述多孔導(dǎo)電復(fù)合材料中，多孔納米結(jié)構(gòu)NiCo₂O₄顆粒負(fù)載于碳材料上，因鎳-鈷雙金屬之間以及與碳材料之間的協(xié)同作用，使得該復(fù)合材料作為超級(jí)電容器電極材料、電化學(xué)水氧化催化劑、水電解陽(yáng)極材料、電(光)催化劑時(shí)，具有高活性和良好的循環(huán)利用性能。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種碳材料負(fù)載NiCo₂O₄的復(fù)合材料，其中，NiCo₂O₄以多孔六邊形或多孔類六邊形的微米或納米顆粒形式存在，且所述NiCo₂O₄負(fù)載于所述碳材料上。

根據(jù)本發(fā)明，所述碳材料選自石墨烯、碳納米管、碳納米角、碳纖維、活性炭、納米石墨、薄層石墨等。

根據(jù)本發(fā)明，所述的石墨烯為純的石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯片層、多層石墨烯或其化學(xué)處理物等中的一種或多種。還優(yōu)選地，所述石墨烯為氧化石墨烯或石墨烯片層。

根據(jù)本發(fā)明，所述碳材料為層狀形式、顆粒形式、纖維狀形式、薄膜形式、分散液形式或聚集體形式。