[發明專利]一種類水滑石材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810570059.2
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108483511B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 孫曉明;袁子健
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;C01G53/00;H01G11/24;H01G11/30
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 楊兵

本發明公開了一種類水滑石材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將金屬鹽和偏鋁酸鹽分別溶于水中，得到金屬鹽溶液和鋁酸鹽溶液；(2)在一定溫度和惰性氣體保護下，將步驟(1)的金屬鹽溶液和鋁酸鹽溶液混合反應，并在反應過程中保持pH值在7以上；(3)將步驟(2)反應后的混合體系分離洗滌后得到固體物干燥后即得到所述的類水滑石材料。本發明的制備方法比傳統的共沉淀法簡單、環保，副產物少且制得的類水滑石材料電容值較高。

技術領域

本發明屬于無機納米材料領域，具體涉及一種鎳鋁類水滑石材料和鈷鋁類水滑石材料的制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的的發展，迫切需要儲能更高的電容器。超級電容器(SCs)相比于傳統的電容器具有這些優點，目前已經成為重要的儲能器件。水滑石又稱層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)，其材料的層間離子類型和層間距可以通過一定條件改變，其氧化還原活性高，比較適合作為超級電容器的電極材料。

目前類水滑石材料的制備方法為共沉淀法，但該方法存在以下問題。1、工業上生產1噸的類水滑石就會消耗100噸左右的水，耗水量較大。2、反應時間較長，使用的反應物的量較多，制備方法復雜，副產物較多。3、得到的類水滑石材料的電容值仍然較低。

為了解決上述問題，提出本發明。

發明內容

本發明公開了一種類水滑石材料新型制備方法，即雙水解法，相比于現有類水滑石材料的共沉淀制備方法，所制得的類水滑石材料電容值有較大提高，且制備方法簡單、環保，副產物少。本發明的技術方案如下：

本發明第一方面公開了一種類水滑石材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將金屬鹽和偏鋁酸鹽分別溶于水中，得到金屬鹽溶液和鋁酸鹽溶液；

(2)在一定溫度和惰性氣體保護下，將步驟(1)的金屬鹽溶液和鋁酸鹽溶液混合反應，并在反應過程中保持pH值在7以上；

(3)將步驟(2)反應后的混合體系分離洗滌后得到固體物干燥后即得到所述的類水滑石材料。

優選地，所述金屬鹽為鈷鹽或鎳鹽，所述鈷鹽為硝酸鈷，所述鎳鹽為硝酸鎳，所述鋁酸鹽為偏鋁酸鈉。由此使得金屬陽離子和一部分鋁酸根離子各自發生水解，形成復合金屬氫氧化物，并且有部分鋁酸根離子插層到該水滑石的層間，干燥后即得到所述鋁酸根插層的類水滑石材料。

優選地，步驟(2)所述溫度為70-100℃；所述惰性氣體為氮氣；所述pH值在8-11之間。

步驟(3)所述干燥為普通干燥即可，一般真空冷凍干燥效果較好。

本發明第二方面公開了所述的的制備方法制得的類水滑石材料用于增加電容器電容的用途。

本發明的有益效果：

1、本發明的制備方法制得類水滑石材料與普通共沉淀法制得的類水滑石材料相比電容值較高，可以滿足儲能更高的電容器要求。本發明的制備方法為雙水解法，本方法可能通過替換類水滑石插層中的離子，增大了類水滑石層的間距，使更多的電解液離子進入插層中，與電極材料充分接觸，從而提高了電容值。類水滑石材料的循環伏安曲線所圍成的面積代表了所使用電極材料的電容值。從本發明的雙水解法制備的類水滑石材料與傳統的共沉淀法制備的類水滑石材料的循環伏安曲線比較可以看出(如圖3-圖4所示)，本發明雙水解法制得的類水滑石材料的電容值明顯高于傳統的共沉淀法制備的類水滑石材料的電容值，高出達到30％左右。