[發明專利]一種花狀納米復合材料及其制備方法和一種電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811319122.1
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109473289A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 赫文秀;崔金龍;劉斌;張永強
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種花狀納米復合材料，由包括氫氧化鎳、類石墨相氮化碳和氧化石墨烯的材料復合得到；所述花狀納米復合材料的形貌呈花狀。本發明提供的花狀納米復合材料作為超級電容器電極材料時，具有較好的電化學性能。實施例結果表明，本發明提供的花狀納米復合材料作為電極材料具有較好的循環穩定性，經過1000次充放電循環后，電極材料的容量保持率達74.3％，表現出了良好的循環穩定性能；另外，本發明提供的花狀納米復合材料具有較高的能量密度，在1A/g的電流密度條件下比電容為473.3F/g～543.8F/g。

技術領域

本發明涉及納米材料領域，特別是涉及一種花狀納米復合材料及其制備方法和一種電極材料及其制備方法。

背景技術

隨著現代人類社會快速發展，環境污染和能源危機已經成為人類發展必須面對的兩大艱巨挑戰。超級電容器由于其高的功率密度、長的循環使用壽命以及使用溫度范圍廣使其成為應對挑戰的研究熱點，然而超級電容器能量密度低，限制了其進一步發展。因此尋找新的電極活性材料以提高超級電容器的能量密度，是科學工作者目前最為關注的課題。

目前常用的超級電容器電極材料為碳基材料、導電聚合物和金屬氧化物。石墨烯作為目前研究最熱的碳基材料電極，其各種優良的物理化學性能備受研究者的喜愛，但是碳基材料分子間范德華力導致的團聚現象是目前研究者必須攻克的難題；導電聚合物是一種新型的電極材料，其可通過分子設計來得到相應的聚合物結構，但是其循環性能不穩定；金屬氧化物雖然可以提供較大的電容，但是單一的金屬氧化物也不穩定。因此，如何提供一種能量密度高且循環穩定性好的超級電容器復合電極材料，是本領域研究人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種花狀納米復合材料及其制備方法和一種電極材料及其制備方法，本發明提供的花狀納米復合材料作為電極材料具有較好循環穩定性和能量密度。

為了達到以上目的，本發明提供了一種花狀納米復合材料，由包括氫氧化鎳、類石墨相氮化碳和氧化石墨烯的材料復合得到；所述花狀納米復合材料的比表面積為170～190m²/g。

優選的，所述氫氧化鎳、類石墨相氮化碳和氧化石墨烯的質量比為15～17:0.5～1.5:0.5～1.5。

本發明還提供了上述技術方案所述花狀納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硝酸鎳、氧化石墨和類石墨相氮化碳在水中混合后調節混合液pH值至9～11，得到分散液；

(2)在密閉條件下，將所述步驟(1)得到的分散液進行加熱處理，得到花狀納米復合材料。

優選的，所述步驟(1)中調節所述混合液pH值的調節劑為氨水，所述氨水的濃度為10～15mol/L。

優選的，所述步驟(2)中加熱處理的溫度為170～190℃，時間為6～14h。

優選的，所述步驟(1)中類石墨相氮化碳的制備方法包括以下步驟：

(a)將尿素進行煅燒處理，煅燒產物研磨后分散于水中，得到懸浮液；

(b)在密閉條件下，將所述步驟(a)得到的懸浮液進行加熱處理，得到類石墨相氮化碳。

優選的，所述步驟(a)中煅燒處理的溫度為500～600℃，時間為2.5～3.5h。

優選的，所述步驟(b)中加熱處理的溫度為170～190℃，時間為9～11h。

本發明還提供了一種電極材料，包括基體和活性成分；所述活性成分為上述方案所述花狀納米復合材料或者上述方案所述制備方法制備得到的花狀納米復合材料。

本發明還提供了上述技術方案所述電極材料的制備方法，包括以下步驟：