[發明專利]一種基于Ni/Co-MOF核殼結構超級電容器電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010153928.9
• 申請日: 2020-03-07
• 公開（公告）號: CN111276341A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 黎陽;高英;謝華清;李靖
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/24
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發明公開了一種基于Ni/Co?MOF核殼結構超級電容器電極材料及其制備方法。本發明將鎳鹽、鈷鹽和對苯二甲酸（PTA）溶解在N，N?二甲基甲酰胺（DMF）和乙二醇的混合溶液中進行水熱反應，后經離心、洗滌、干燥得到Ni/Co?MOF核殼結構材料；將Ni/Co?MOF核殼結構材料通過燒結得到NiO/CoO?MOF核殼結構；將Ni/Co?MOF核殼結構材料在無水乙醇和硫代乙酰胺（TAA）混合溶液中進行水熱反應，后經離心、洗滌、干燥得到NiS/CoS?MOF核殼結構材料。本發明制備得到的上述核殼結構超級電容器電極材料，比電容高、循環穩定性好。

技術領域

本發明屬于電能存儲材料化學技術領域，具體涉及一種基于Ni/Co-MOF核殼結構超級電容器電極材料及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一種新型儲能裝置，它具有體積小、重量輕、便宜快捷、充電時間短、使用壽命長、循環次數多、低溫性能好、功率密度大、節約能源、綠色環保、環境適應性強、短時間存儲能量高等特點。能長時間使用，不需要任何維護，價格比可充電電池低，啟動效率和可靠性都比傳統的蓄電池高。超級電容器可用作后備電源、代替電源、主電源，在電動車(EV)、混用動力車(HEV)以及燃料電池車等新領域中應用廣泛。超級電容器一般有兩種結構：雙電層電容器和贗電容器（法拉第準電容）。在電極面積相同的情況下，贗電容的電容量可以達到雙電層的10~100倍。目前應用于贗電容的電極材料主要有金屬氧化物、金屬氫氧化物、聚合物等，具有廣闊的應用前景。

金屬有機框架（MOF, Metal Organic Framework）是一種新型的多孔固體材料，其有機配體和金屬離子或團簇的排列具有明顯的方向性，可以形成不同的有規律框架孔隙結構，從而可以表現出不同的吸附性能、光學性質、電磁學性質。MOF材料成為現代材料物理和化學的研究熱點之一，這些材料已經被廣泛應用于氫氣存儲、氣體吸附與分離、提純、傳感器、藥物緩釋、催化反應、電極材料等各個領域。隨其種類及結構增多，MOF材料具有更加廣闊的應用前景，將其應用于電化學儲能領域作為超級電容器的電極材料，也是一大趨勢。本發明提供了一種基于Ni/Co-MOF核殼結構超級電容器電極材料的制備方法，具有優異的超級電容器電化學性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于Ni/Co-MOF核殼結構超級電容器電極材料及其制備方法；本發明的制備方法簡單，制得的超級電容器電極材料能有效提高現有超級電容器的性能。

本發明通過以下技術方案實現。

本發明提供一種基于Ni/Co-MOF核殼結構超級電容器電極材料的制備方法，包含如

下步驟：

步驟1、將可溶性鎳鹽、可溶性鈷鹽和對苯二甲酸PTA溶于N，N-二甲基甲酰胺DMF中，攪拌均勻后再加入乙二醇，攪拌一定時間后得到混合溶液A；

步驟2、將混合溶液A轉入聚四氟乙烯內襯中，放入不銹鋼高壓反應釜中，將反應釜放在烘箱中以一定溫度加熱進行水熱反應，反應結束后冷卻至室溫，將所得沉淀用DMF、無水乙醇和去離子水離心清洗數次，再放在烘箱中烘干，得到粉體B；

步驟3、將粉體B置于管式爐中，在惰性氛圍中煅燒，得到NiO/CoO-MOF核殼結構粉體材料。

上述步驟1中，可溶性鎳鹽為六水合硝酸鎳，可溶性鈷鹽為六水合硝酸鈷，所述的可溶性鎳鹽、可溶性鈷鹽、PTA、DMF和乙二醇的用量比為（0.05~0.3g）：（0.05~0.3g）：（0.03~0.2g）：（8~50ml）：（5~30ml），攪拌時間為30~90min。

上述步驟2中，反應釜放在烘箱中加熱進行水熱反應的溫度為120~180℃，水熱時間

為12~24h；烘箱中干燥溫度為60~90℃，干燥時間12~18h。優選的,水熱反應的溫度為140~160℃，水熱時間為12~18h。