[發明專利]一種無粘結劑型NiCo2O4@NiMoO4核殼納米片陣列材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710573126.1
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107591251A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 趙睿;薛衛東;尹歡;唐宏楊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/86;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 甘茂

技術領域

本發明屬于電極材料合成領域，涉及一種無粘結劑型NiCo₂O₄@NiMoO₄核殼納米片陣列材料及其制備方法。

背景技術

受能源消耗和環境保護需求不斷增長的推動，可持續發展和可再生能源以及相關的能源發電、儲存和保護技術受到高度關注，超級電容器由于其高功率密度，長循環壽命和快速充電/放電速率而被認為是優異的能量存儲裝置。對于超級電容器的研究，主要是集中在電極材料的設計和制備上，鑒于過渡金屬氧化物電極材料能發生快速地可逆氧化還原反應，進而進行能量儲存和轉換，同時具有高功率密度和理論比容量等優點，吸引了許多研究者的研究興趣。過渡雙金屬氧化物電極材料擁有比過渡單金屬氧化物電極材料更優異的導電性和儲能性能，單一組分的過渡單金屬氧化物材料的比電容小，循環穩定性較差，因此尋找不同材料的復合是很關鍵的，而且過渡雙金屬材料的結構設計和形貌特征對于在電化學方面的應用是至關重要的。本發明選擇鈷酸鎳和鉬酸鎳制備核殼納米片材料。

目前，鈷酸鎳的常用制備方法有溶膠凝膠法、共沉淀法、機械化學法和水熱法等，形貌結構主要包括納米線、納米棒、球狀等；溶膠凝膠法的化學反應易進行，反應所需溫度低，但反應時間較長，如公開號為：CN102092797B的專利文獻；共沉淀法和機械化學法合成簡單和反應時間短，但是均一性不好，易團聚，如公開號為：CN104291385A、CN104659358A和CN103318978B等專利文獻；而水熱法可以節約材料合成的時間，所合成的材料具有均一性和可重復性，如公開號為：CN105399150A的專利文獻。鉬酸鎳的常用制備方法有模板法、沉淀法、微波輔助法等，常見的形貌結構為納米線、納米管、納米棒等；用模板法制備出的球狀粉體材料，化學反應易進行，但該反應需要的時間較長，如公開號為：CN10344937A的專利文獻；微波輔助法時間短，如公開號為：CN102502891A的專利文獻；沉淀法中加入沉淀劑的作用，使得材料會出現團聚或者組分不均勻的現象，如公開號為CN101439882A的專利文獻；大多數研究都是制備的納米線復合結構(如公開號為：CN106356198A的專利文獻)和納米棒復合結構(如公開號為：CN105914051A、CN104282446A的專利文獻)。

本發明采用水熱法合成了NiCo₂O₄@NiMoO₄核殼結構的納米片復合結構，納米片堆垛形成的核殼結構更有利于材料與電解液離子的接觸，進而提升整個材料的利用率，此外該納米片材料直接利用于電化學測試，不需要額外的粘結劑的加入，進而利用兩者的協同效應使得整個復合材料具有優異的電化學性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無粘結劑型NiCo₂O₄@NiMoO₄核殼納米片陣列材料，該材料基于電極材料的核殼結構設計，在泡沫鎳上合成的該材料能夠直接應用于電化學測試，核殼結構的設計減免了粘結劑的加入，有利于材料與電解液的接觸和減少離子擴散阻力，進而使得復合材料的導電性和循環穩定性得到提升，改善了電化學性能。本發明利用蒸餾水作溶劑，泡沫鎳為集流體，再加入尿素、氟化銨和相應的金屬鹽進行材料的制備，制備方法簡易，成本低。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種無粘結劑型NiCo₂O₄@NiMoO₄核殼納米片陣列材料，其特征在于，包括泡沫鎳、生長在泡沫鎳表面的NiCo₂O₄納米片、以及生長在NiCo₂O₄納米片表面的NiMoO₄納米片，所述NiMoO₄納米片與NiCo₂O₄納米片構成核殼結構。

上述無粘結劑型NiCo₂O₄@NiMoO₄核殼納米片陣列材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟(1)選取泡沫鎳為集流體，清洗后備用；

步驟(2)按照摩爾比1:0.5:5:(25～35)的比例稱取六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳、尿素和氟化銨并溶解于蒸餾水中，得到混合溶液A(粉紅色)；