[發明專利]一種MOF衍生多孔金屬磷化物納米片陣列及應用

有效

• 申請號: 202110634176.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113299492B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 金玉紅;李樂園;張倩倩;劉晶冰;汪浩
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/32;H01G11/30;H01G11/26;H01G11/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種MOF衍生多孔金屬磷化物納米片陣列及應用，屬于屬于MOF衍生物超級電容器材料技術領域。利用六水合氯化鎳(NiCl₂·6H₂O)，對苯二甲酸(PTA)和泡沫銅在相對溫和條件下經過還原磷化后制備出具有優異超級電容器性能的電極材料?泡沫基底上原位生長碳包覆Ni₂P的多孔納米陣列(Ni₂P/C@基底)。該材料具有良好的氧化還原可逆性能。

技術領域

本發明涉及一種基于在泡沫銅上原位生長的碳包覆Ni₂P/Cu₃P多孔納米陣列(Ni₂P/C@Cu₃P-CF)的制備方法，屬于MOF衍生物超級電容器材料技術領域。

背景技術

在我國經濟快速增長，我國的各行各業逐漸對經濟發展相繼做出了突出貢獻。在這樣的大背景下，我國不忘作為一個負責任的大國形象，持續為全球能源枯竭，環境保護等問題做出自己的貢獻：大力推動新能源相關的研究以及開發，充分推動新能源技術研究的發展，持續為解決本國以及世界各國能源問題提出中國方案。

在儲能領域中，電池與電容的選擇上各有利弊：電池具有能量密度大，持續性強等優點，但也有充電時間長，能量損耗大的缺陷；而電容具有極高的充放電速率，較強的瞬時功率強度，但是容量低，持久性低的問題常常備受詬病。為解決這些問題，常將電池與電容配合使用，優勢互補。在這樣的背景下，具有贗電容性能的超級電容器的面世為這一問題提供了新的解決辦法，贗電容性能同時兼有電容器充電速率快，電池功率密度大的優勢，為解決未來我國乃至世界儲能問題提供了新思路。

在贗電容超級電容器的領域里，對該類超級電容器的要求是其應該兼顧：功率密度大、倍率性能好、循環穩定性優異、同時在技術領域方面為了滿足不同條件下的應用需求，又要求其材料成本相對低廉，以及對應技術方法可以在不同的基底上都具有一定的結構功能，即制備方法具有普適性的特點。

該發明研究了磷化鎳和磷化銅在泡沫銅上生長的多孔納米片陣列的方法，該材料在超級電容器中的應用具有能量密度高、倍率性能好、穩定性好、成本低廉的特點。同時該方法普適性好，可以在不同基底上生長，能滿足不同條件下的生產需求。

發明內容

針對目前MOFs超級電容器的研究基礎，本發明提出了一種利用六水合氯化鎳(NiCl₂·6H₂O)，對苯二甲酸(PTA)和泡沫銅在相對溫和條件下經過還原磷化后制備出具有優異超級電容器性能的電極材料-泡沫基底上原位生長碳包覆Ni₂P的多孔納米陣列(Ni₂P/C@基底)。該材料具有良好的氧化還原可逆性能，本發明的技術方案采用以下方式實現。

一種基于碳包覆的Ni₂P/Cu₃P原位生長在泡沫銅上的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)泡沫銅預處理：將泡沫銅裁剪成合適的大小(1×3cm²)用除油液清洗表面，除油液為丙酮溶液，后將上述泡沫銅于室溫下在超聲清洗機中超聲清洗30min，洗去表層脂質；為去除泡沫銅表面表層的氧化銅，同時增加活性位點需要再將其再將其轉移入到酸溶液(2M的HCl)中超聲清洗15min，隨后用大量去離子水清洗數次于真空干燥箱中干燥待用。