[發明專利]劍蘭花狀硒化鎳/硒化鈷/二硒化三鎳納米復合陣列電極材料

有效

• 申請號: 202110211087.7
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113003547B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 杜衛民;劉欣;朱琳;姚聰;魏成振;張道軍
• 申請（專利權）人: 安陽師范學院
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

本發明公開了一種劍蘭花狀NiSe/CoSe/Ni₃Se₂納米復合陣列電極材料及其制備方法，屬于超級電容器電極材料制備技術領域。通過如下步驟制備而成：將四水合乙酸鈷加入到苯甲醚和甲醇的混合溶劑中，加熱溶解形成混合反應液，移入反應釜中，再放入預制的Ni₃Se₂納米線陣列前驅體，反應釜密封后熱處理，合成兼有一維和二維結構特點的劍蘭花狀NiSe/CoSe/Ni₃Se₂納米復合陣列電極材料。所得電極材料具有優異的電化學性能，在電流密度為0.5 A/g時的比電容可達到1666 F/g，即使在電流密度達到2.5 A/g時，其比電容仍可達到944 F/g。

技術領域

本發明屬于超級電容器電極材料制備技術領域，具體涉及一種NiSe/CoSe/Ni₃Se₂陣列電極材料及其制備方法。

背景技術

隨著原子種類的增加，多元化合物可以利用各種元素的優勢以及元素之間優良的協同作用，使多元化合物產生優異的物理化學性能。然而，要想使多種原子成功結合在一起，充分發揮各種的優勢，實現原子之間的優異協同效應，仍然是存在較大挑戰。此外，納米材料由于具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特點而具有一些奇異的物理化學特性。因此，具有納米結構的多元化合物是一類非常值得深入研究的新型功能材料。將多元化合物納米材料用于各種技術領域將具有非常重要的理論意義和應用價值。

近年來，電化學儲能設備(例如：鋰離子電池，超級電容器和燃料電池)得到了快速的發展。相比于傳統電池系統，超級電容器系統具有高功率密度、快速充放電效率、大的瞬時動力輸出、良好的循環穩定性能而受到了極大關注。電極材料的性能對于超級電容器具有決定性的作用，如何提升電極材料的性能是近十年的研究熱點。研究發現，鈷基化物在電化學儲能方面有著較好的性能(高導電性和穩定性)。同時，鈷基化物還具有儲量豐富、價格便宜、易制備以及較大理論電容等優點，導致人們對其產生了極大的興趣。目前，鈷鎳氧化物、硫化物已經獲得了相當多的研究，例如：由于超薄的MoSe₂納米薄片、CoNi₂S₄納米顆粒和高導電性的石墨烯(GR)之間的協同效應，具有新穎納米復合結構的CoNi₂S₄-GR-MoSe₂具有快速的電子離子輸運速率和較大的電活性表面積，從而使其最大比電容可達1141F g^-1；另外，對于超級電容器電極材料而言，大的比表面積、快速的載流子傳輸效率和優異的循環穩定性均有利于其性能的提升。在目前的各種結構材料中，有序陣列材料由于其自身特點而在此領域具有明顯的應用優勢。例如：三元(Ni,Co)_0.85Se納米陣列在4mA cm^-2的電流密度下，面電容可以達到2.33F cm^-2。由此可見，通過廉價、方便的途徑獲得含鈷多元化合物納米陣列將是提升超級電容器性能的有效手段。

發明內容

為更好地提升超級電容器性能，獲得鈷、鎳、硒多元化合物納米陣列是目前研究的熱點，為此，本發明目的在于提供一種劍蘭花狀的NiSe/CoSe/Ni₃Se₂納米復合陣列電極材料及其制備方法。

為實現本發明目的，在本發明的技術方案中，以Ni₃Se₂納米線陣列為模板，通過混合溶劑熱法合成具有劍蘭花狀的NiSe/CoSe/Ni₃Se₂納米復合陣列電極材料。

其制備方法為：以泡沫鎳為鎳源合成Ni₃Se₂納米線陣列，然后通過二次反應引入鈷元素，合成了兼有一維和二維結構特點的劍蘭花狀NiSe/CoSe/Ni₃Se₂納米復合陣列電極材料。

具體通過以下步驟實現：