[發(fā)明專利]一種CoO/NiOOH復合材料的制備方法及應用

有效

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• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111276338B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 韓生;胡曉敏;馬健;劉順昌;王露露;蔣繼波;孫瑤馨;陳宇凱
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發(fā)明涉及一種CoO/NiOOH復合材料的制備方法，包括以下步驟：S1：將可溶性鈷鹽溶于甲醇中得到鈷鹽的甲醇溶液；將2?甲基咪唑溶于甲醇中得到2?甲基咪唑的甲醇溶液；將所述的鈷鹽的甲醇溶液和2?甲基咪唑的甲醇溶液在攪拌條件下混合得到均勻溶液；S2：將所述的均勻溶液置于反應釜中進行水熱反應，水熱反應得到的沉淀物經過洗滌、干燥、保護氣氛條件下煅燒得到CoO；S3：將步驟S2得到的CoO加入水中，攪拌條件下加入硫酸鎳、K₂S₂O₈形成均勻懸浮液，然后向上述的均勻懸浮液中逐滴加入氨水調節(jié)溶液的pH為9.5～10.5，加熱、攪拌條件下進行反應，反應后的沉淀物經過洗滌、干燥得到所述的CoO/NiOOH復合材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有環(huán)境友好、制備方法簡單、便于大規(guī)模生產等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及涉及納米材料技術領域，尤其是涉及一種CoO/NiOOH復合材料的制備方法及應用。

背景技術

化石燃料的日益短缺，推動了可持續(xù)和可再生能源的發(fā)展，推動了環(huán)境友好型能源公約和有效利用能源的儲存體系。超級電容器因其高功率密度、快速充放電和長周期使用壽命而被認為是極具發(fā)展前景的儲能器件，特別是在比能和功率方面。鈷基材料如鈷氧化物和氫氧化物因其較高的電化學活性和理論電容被認為是超級電容器的理想電極。然而，電解質和電活性鈷物種之間的電荷傳輸受到常規(guī)致密電極中緩慢的離子擴散和絕緣性能的限制。

一氧化鈷(CoO)具有較高的電化學活性，其理論電容大于4000F g^-1。不同形態(tài)的CoO電極被開發(fā)出來，以增加表面積和離子擴散速率來提升超級電容器的性能。近年來，為了提高超級電容器電極的電化學性能，人們探索了納米結構形態(tài)的合理設計。相互連接的粗糙納米結構可以提供良好的電荷轉移路徑，并提供大的接觸特定區(qū)域和電解質/電極界面。此外，納米結構上孔隙的可控生成導致了多孔膜形態(tài)的形成，而孔徑和分布的調節(jié)對超級電容器的性能有著重要的影響。為了實現(xiàn)多孔膜結構，人們開發(fā)了多種方法，包括噴霧熱解、化學鍍液沉積、陽極電沉積和陰極電沉積。例如，通過水熱法結合退火工藝得到了NiO納米線，并顯示出了改進的電化學性能。同時，我們最近已經證明，溶膠-熱合成后的后續(xù)退火過程對超級電容器的LaNiO₃電極的微觀結構的調整有顯著的影響。因此，通過調節(jié)退火過程對 CoO結構進行微調，可以優(yōu)化CoO電極的電化學活性，從而提高超級電容器的性能。進一步提高CoO電極的電化學性能時本領域技術人員研究的熱點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的CoO電極的電化學性能有待提高的缺陷而提供一種CoO/NiOOH復合材料的制備方法及應用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種CoO/NiOOH復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：將可溶性鈷鹽溶于甲醇中得到鈷鹽的甲醇溶液；將2-甲基咪唑溶于甲醇中得到2-甲基咪唑的甲醇溶液；將所述的鈷鹽的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液在攪拌條件下混合得到均勻溶液；

S2：將所述的均勻溶液置于反應釜中進行水熱反應，水熱反應得到的沉淀物經過洗滌、干燥、保護氣氛條件下煅燒得到CoO；

S3：將步驟S2得到的CoO加入水中，攪拌條件下加入硫酸鎳、K₂S₂O₈形成均勻懸浮液，然后向上述的均勻懸浮液中逐滴加入氨水調節(jié)溶液的pH為9.5～10.5，加熱、攪拌條件下進行反應，反應后的沉淀物經過洗滌、干燥得到所述的 CoO/NiOOH復合材料。

步驟S1過程中，所述的可溶性鈷鹽為硝酸鈷。

步驟S1過程中，所述的可溶性鈷鹽與2-甲基咪唑的摩爾比為1～2。

步驟S2過程中，所述的反應釜為高壓釜，所述的水熱反應的溫度為80℃～ 120℃，反應時間為6～10h。