[發明專利]基于泡沫鎳模板構筑NiCo2

有效

• 申請號: 201810032192.2
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108010736B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 趙銘姝;梁苗苗;鄭青陽;宋曉平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種基于泡沫鎳模板構筑NiCo2S4@Ni(OH)2@PPy材料用于超級電容器的方法，方法步驟為1)制備NiCo₂S₄納米管陣列：2)制備NiCo₂S₄@Ni(OH)₂；3)制備NiCo₂S₄@Ni(OH)₂@PPy。本發明制備方法簡單，成本較低。制備的超級電容器正極材料具有較高的面積比容量和功率密度，表現出良好的電化學性能。且首次合成NiCo₂S₄@Ni(OH)₂@PPy核殼結構，具有創新性；良好的電化學性能，具有實用性。

技術領域

本發明屬于超級電容器負極材料合成技術領域，涉及一種基于泡沫鎳模板構筑NiCo₂S₄@Ni(OH)₂@PPy核殼結構的制備方法。

背景技術

隨著化石能源的過渡開采和急劇消耗，能源問題和環境惡化已經備受人們關注。目前開發清潔低廉的環境友好儲能元件來緩解當前社會的能源危機，對于發展國民經濟、實現可持續發展具有重大意義。目前，超級電容器作為新興儲能元件被認為是有效的途徑之一。研究表明：①相比于鋰離子電池，超級電容器材料具有更高的功率密度，能實現快速充放電；②水系超級電容器材料具有綠色、無污染環境友好等特點，在動力用能源領域具有應用價值。

關于泡沫鎳上原位負載過渡金屬硫化物用于超級電容器正極材料的制備方法已有文獻報道，但原位制備多層核殼結構用于超級電容器體系的報道甚少。水熱法在泡沫鎳模板上構筑NiCo₂S₄納米管陣列，并在NiCo₂S₄納米管陣列上原位生長超薄Ni(OH)₂納米片，大大提升NiCo₂S₄納米管基體的比表面積，提高比電容；二次負載聚吡咯(PPy)提升基體的導電性，增加電子傳輸作用。除此之外，在NiCo₂S₄納米管陣列上同時負載Ni(OH)₂和PPy作為超級電容器正極材料幾乎未見報道。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于泡沫鎳模板構筑NiCo2S4@Ni(OH)2@PPy材料用于超級電容器的方法。該正極材料是綠色的、環境友好的，并且具有高的比表面積和高的電導率，相比于原位生長的其他正極材料具有高的功率密度和面積比容量。表明其在高功率、高安全性和動力用領域中具有較大應用潛力。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

基于泡沫鎳模板構筑NiCo₂S₄@Ni(OH)₂@PPy材料用于超級電容器的方法，包括以下步驟：

1)制備NiCo₂S₄納米管陣列：

在合成之前，將鎳泡沫1×3cm依次浸入丙酮，HCl溶液，然后在空氣中干燥,記為樣品A；將0.1～0.4毫摩爾NiCl₂·6H₂O,0.1～0.8毫摩爾CoCl₂·6H₂O和1.0～5.0毫摩爾尿素溶解在5～30毫升超純水中進行常溫磁力攪拌，直到形成深紫紅色透明溶液，記為溶液B；將樣品A和溶液B同時轉移到10～50毫升聚四氟乙烯襯里的高壓釜中，在110～130℃下保持6～10小時，然后自然冷卻至室溫，將得到的泡沫鎳上的Ni-Co前體用超純水和乙醇超聲洗滌幾次并干燥，記為樣品C；然后將樣品C與5～30毫升硫化鈉的水溶液一起置于高壓釜中并在80～100℃下保持8～10小時，產物反復用乙醇和超純水洗滌，并收集如此制備的泡沫鎳樣品，并在50～70℃下真空干燥過夜，記為樣品D；