[發(fā)明專(zhuān)利]一種多孔結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石超級(jí)電容器電極材料制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110587252.9
• 申請(qǐng)日: 2021-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113299490B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉亮;吳芬琦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01G11/86
• 分類(lèi)號(hào): H01G11/86;H01G11/26;H01G11/30
• 代理公司: 北京華夏正合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營(yíng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石超級(jí)電容器電極材料制備方法，包括以下步驟：將硫酸鎳、硫酸鋁和硫酸鈦配成混合鹽溶液，將烏洛托品配成水溶液；將混合后的溶液放入反應(yīng)釜中密封，在160℃條件下，反應(yīng)4h；將反應(yīng)所得的沉淀物過(guò)濾，分別用去離子水和乙醇清洗，產(chǎn)物在烘箱中干燥得到鎳鈦鋁水滑石粉末；將得到的鎳鈦鋁水滑石粉末在NaOH溶液中進(jìn)行堿刻蝕，得到多孔納米結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石；刻蝕后的產(chǎn)物進(jìn)行清洗干燥。本發(fā)明的方法獲得的多孔水滑石納米片有利于電解液在垂直于片層的孔之間流動(dòng)，縮短電解液的流動(dòng)距離，有利于電解液與活性物質(zhì)接觸，提高電化學(xué)反應(yīng)速率。將本發(fā)明的方法制備的水滑石用于超級(jí)電容器電極材料，具有較高的比電容。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超級(jí)電容器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石超級(jí)電容器電極材料制備方法。

背景技術(shù)

過(guò)渡金屬水滑石作為超級(jí)電容器電極材料具有一定的優(yōu)勢(shì)。水滑石是一種層狀材料，本身具有較大的理論比表面積，而且組成水滑石層板的金屬離子和層間配合陰離子均可以變換，使得水滑石構(gòu)成具有很大的靈活性。并且，過(guò)渡金屬水滑石可以通過(guò)發(fā)生氧化還原反應(yīng)儲(chǔ)能，儲(chǔ)能容量遠(yuǎn)大于碳材料。這些優(yōu)勢(shì)使得水滑石材料在超級(jí)電容器電極材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

目前水滑石的制備方法有共沉淀法、水熱法以及模板法等等很多方法，但是由于水滑石板層間靜電力的作用，這些方法制備合成的水滑石存在不同程度的板層堆積，顯著降低材料的比表面積值，電解液難于進(jìn)入層間，只能在板層表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)速率低，電化學(xué)活性位利用率低。又由于水滑石本身固有的半導(dǎo)體屬性，電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻較大，因此不能充分發(fā)揮過(guò)渡金屬水滑石應(yīng)有的超級(jí)電容性能。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種多孔結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石超級(jí)電容器電極材料制備方法，能制得電化學(xué)性能較好的超級(jí)電容器電極材料，并且該方法簡(jiǎn)單易行，環(huán)境友好，無(wú)污染。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種多孔結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石超級(jí)電容器電極材料制備方法，包括以下步驟：

S1、將硫酸鎳3mmol、硫酸鋁0.1mmol和硫酸鈦0.1～0.5mmol配成體積為40ml的混合鹽溶液，將烏洛托品2～4mmol配成體積為40ml水溶液；

S2、將步驟S1中混合鹽溶液攪拌10～40min，烏洛托品攪拌10～40min后，最后將兩種溶液混合攪拌10min；

S3、將步驟S2中混合后的溶液放入反應(yīng)釜中密封，在160℃條件下，反應(yīng)4h；

S4、將步驟S3中反應(yīng)所得的沉淀物過(guò)濾，分別用去離子水和乙醇清洗，產(chǎn)物在60℃的烘箱中干燥10h得到鎳鈦鋁水滑石粉末；

S5、將步驟S4中得到的鎳鈦鋁水滑石粉末在濃度為5mol/L的NaOH溶液中進(jìn)行堿刻蝕18～24h，得到多孔納米結(jié)構(gòu)鎳鈦鋁水滑石；

S6、刻蝕后的產(chǎn)物進(jìn)行清洗干燥。

進(jìn)一步的，在步驟S6中，清洗步驟為先使用濃度為6mol/L堿清洗，再使用去離子水清洗，過(guò)濾后得到的沉淀物干燥后研磨成粉末。

由上，本發(fā)明在水滑石板層上制備多孔結(jié)構(gòu)，有助于增大水滑石比表面積，使得電解液與活性物質(zhì)更充分的接觸，電解液可以垂直板層孔洞流動(dòng)提高電化學(xué)反應(yīng)速率。利用鋁的兩性金屬特性，在合成水滑石的過(guò)程中添加鋁元素形成含鋁的過(guò)渡金屬水滑石，然后再用堿刻蝕方法將板層上鋁刻蝕掉，形成板層多孔結(jié)構(gòu)的水滑石。本發(fā)明的方法既提高比表面積，又縮短了電解質(zhì)離子傳輸距離，提高電解質(zhì)離子傳輸效率，是提升電容性能的有效手段。本發(fā)明的方法制備的水滑石具片層纖薄、多孔兩種特點(diǎn)，有利于活性物質(zhì)與電解液的充分接觸，縮短電解液離子傳輸距離，提高電化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)提高電化學(xué)性能具有很大的貢獻(xiàn)。