[發明專利]一種超薄納米花結構水滑石超級電容器電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011587837.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112723425B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 江偉;曹靜靜;周天鵬;徐云龍;周東山;齊運彪;孫平;張全興
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;C01G53/00;B82Y40/00;H01G11/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 徐芝強;肖明芳

本發明公開了一種超薄納米花結構水滑石超級電容器電極材料及其制備方法，將氯化鈷水溶液和氯化鎳水溶液混合，得到混合溶液；攪拌狀態下，滴加形貌調節劑氨基酸水溶液，攪拌反應1～2h；緩慢滴加沉淀劑NH₃·H₂O水溶液，攪拌反應3～5h；隨后將反應體系于80～100℃油浴中，恒溫回流攪拌10～15h；最后將反應所得沉淀物過濾，用去離子水和乙醇交替清洗，真空過濾后即得。本發明制備得到的超薄納米花結構水滑石超級電容器電極材料具有較高比表面積和較多的活性位點，其層間間隙能夠促進氧化還原過程，超薄的納米片為提供電化學反應提供更多的活性位點，且三維納米花結構穩定。

技術領域

本發明屬于超級電容器電極材料的技術領域，尤其涉及一種超薄納米花結構水滑石超級電容器電極材料及其制備方法。

背景技術

當前的能源結構引起了社會的高度關注。能源生產和儲存的進步推動了能源結構向可持續和可再生能源的轉變。在高效儲能器件中，超級電容器(SC)因其功率密度高、循環壽命長，在后備電源系統、電動汽車、便攜式電子器件等許多領域都有應用。根據電荷儲存機制，SCs通常分為兩種類型。I類為電雙層電容器(EDLCs)，主要由碳基材料組成，如碳納米管、石墨烯水凝膠、石墨烯納米帶、碳泡沫等。I型超級電容器具有特殊的循環/速率穩定性，然而，低的比電容。II型為假電容器(PCs)，主要由金屬氧化物/羥基和導電聚合物組成，如Nb₂O₅、Co₃O₄、MnO₂、Co(OH)₂和聚苯胺。II型超級電容器通常具有較高的比電容，但是循環穩定性差。雙金屬水滑石(LDHs)是一種新興的二維(2D)納米片結構，具有優異的儲能特性。由于雙金屬的穩定結構和協同作用，雙金屬LDHs通常比單金屬氫氧化物表現出更好的電化學性能。LDH具有二維無機層狀結構，其通式為[M_1-xM'_x(OH)₂]_x⁺[(A_n-x/n)·mH₂O]，其中M和M'代表形成八面體水滑石狀正電荷層的二價和三價金屬陽離子，A^n-表示電荷平衡陰離子(例如LDHs層間的Cl^-，NO₃^2-，CO₃^2-)。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種具有三維納米花結構水滑石超級電容器電極材料，兼具結構穩定和高比容量雙重優點。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種超薄納米花結構水滑石超級電容器電極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將氯化鈷水溶液和氯化鎳水溶液混合，得到混合溶液；

(2)攪拌狀態下，滴加形貌調節劑氨基酸水溶液，攪拌反應1～2h；

(3)向步驟(2)反應體系中，緩慢滴加沉淀劑NH₃·H₂O水溶液，攪拌反應3～5h；

(4)將步驟(3)反應體系于80～100℃油浴中，恒溫回流攪拌10～15h；

(5)將步驟(4)反應所得沉淀物過濾，用去離子水和乙醇交替清洗，真空過濾后即得。

具體地，步驟(1)中，所述氯化鈷水溶液的濃度范圍為0.1mol/L～0.5mol/L；所述氯化鎳水溶液的濃度范圍為0.1mol/L～0.5mol/L。

優選地，步驟(1)中，所述混合溶液中，氯化鈷與氯化鎳的摩爾比為(1～2):(2～1)。