[發明專利]一種納米花狀NiS@NiCo2

有效

• 申請號: 201910447637.8
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110310835B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 楊萍;豐麗娜;胡俊
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/30;H01G11/86;B82Y30/00
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇

本發明提供了一種以NiO納米片為基質、負載納米花狀NiS@NiCo₂S₄微、納米電極材料，本發明所述的納米花狀NiS@NiCo₂S₄微、納米電極材料應用在超級電容器中，具有優良的導電性、高電容和高功率密度等性能。本發明還提供了所述微、納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)泡沫鎳的處理；(2)NiO納米片的制備；(3)NiO@NiCo₂O₄微、納米材料的制備(4)NiS@NiCo₂S₄微、納米材料的制備；本發明還提供了上述微、納米復合材料的應用。

技術領域

本發明屬于微、納米復合材料制備和超級電容器應用技術領域，涉及一種以 NiO納米片為基質具有高儲能性能的納米花狀NiS@NiCo₂S₄微、納米電極材料合成方法和應用。

背景技術

目前，用于超級電容器電極材料不再局限于傳統碳材料和金屬氧化物材料，金屬硫化物作為電極材料也得到了廣泛的研究。由于其具有較好的比電容，大的功率密度等特點，在制備電極材料方面有著獨特的優勢，因此被廣泛應用到光伏行業和新能源汽車工業等方面。最為廣泛的制備過渡金屬氧化物或硫化物的方法是氣相沉淀法以及模板法合成多種形貌的金屬硫化物。然而，這些合成方法不適用于在導電基質上合成具有大的比表面積的金屬硫化物核殼納米異質結構，且操作復雜成本較高。本文通過簡單的水熱法，在無需添加粘合劑或導電添加劑的條件下，將復合材料直接生長在導電基板上，形成非致密納米結構層，成功制備硫化鈷鎳納米棒，并研究了該種金屬硫化物自支撐材料應用于超級電容器中的電化學性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種以NiO納米片為基質、負載花狀結構NiS@NiCo₂S₄復合材料；本發明還提供了納米花狀NiS@NiCo₂S₄微、納米電極材料的制備方法及其在超級電容器中應用，首先通過簡單和低成本的水熱法和熱處理工藝在泡沫鎳上原位生長NiO納米片。然后采用水熱法將NiCo₂O₄納米線沉積在NiO納米片骨架上，形成分層的異質納米結構。最后，用Na₂S水溶液對NiO@NiCo₂O₄進行硫化得到納米花狀NiS@NiCo₂S₄微、納米電極材料。最終，將其直接用作超級電容器的電極材料，對構建的超級電容器性能進行了測試。結果表明，納米花狀結構NiS@NiCo₂S₄微、納米復合材料作為電極構建的超級電容器性能優于純NiO納米片和單獨NiCo₂S₄納米棒材料作為電極材料構建的超級電容器。在三電極系統中，當電流密度為1mA cm^-2時，構建的電容器的比電容可達15.51F cm^-2。在電流密度從1mA cm^-2增加到10mA cm^-2的情況下電容保留率可達82％，表明其良好的倍率性能且具備在大電流密度條件下充放電的能力。電極材料在電流密度為40mA cm^-2時，經過3500次充放電試驗后電容保留率為79.8％，表明電極材料有良好的循環穩定性。更重要的是，以納米花狀結構NiS@NiCo₂S₄微、納米復合材料和活性炭(AC)分別作為作為正負極(NiS@NiCo₂S₄/NF//AC)組裝的二電極系統，電極在2000次循環周期內仍具有良好的循環性能，電容保持率為78.6％，在10mA cm^-2電流密度下，構建的超級電容器的能量密度達到5.85Wh kg^-1，功率密度達到117.65W kg^-1。綜上所述，制備的納米花狀結構NiS@NiCo₂S₄微、納米復合材料在電化學儲能方面具有很好的應用前景。