[發明專利]一種高比表面積缺陷型鈷酸鎳的制備方法

有效

• 申請號: 202110787196.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113658810B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 柴東鳳;郭文鑫;董國華
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾大學
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種高比表面積缺陷型鈷酸鎳的制備方法。本發明的目的是要解決現有鈷酸鎳導電性較差和活性位點較少的問題，提供一種可同時提高其作為超級電容器電極性能和電催化析氫催化劑性能的制備方法。方法：以硝酸鎳、硝酸鈷、甘油和正硅酸乙酯為原料，采用自活化法，得到具有高比表面積缺陷型鈷酸鎳材料，為同時提高現有鈷酸鎳超級電容器性能和電催化析氫性能提供了一種制備方法。

技術領域

本發明涉及一種高比表面積缺陷型鈷酸鎳的制備。

背景技術

超級電容器是一種介于傳統電容器和電池之間的新型儲能器件，通過在電極材料和電解質界面快速的離子吸脫附或完全可逆的法拉第氧化還原反應來存儲能量，是具有廣泛開發前景的新型儲能器件，一般以過渡金屬氧化物為代表。氫氣(H₂)已被證明是一種理想的能量載體，它通過水電解中的氫氣演化反應(HER)產生，在豐富的能源轉換技術中，HER提供了一種可持續生產氫氣的方法。目前，鉑基材料被認為是最有效的電催化析氫催化劑，但高成本限制了其廣泛應用。因此，開發高效且儲量豐富的電催化析氫催化劑是當前研究重點。

鈷酸鎳具有比單金屬鎳/鈷氧化物更優異的電化學活性，但其導電性能和電化學活性位點依然有待改善。令鈷酸鎳通過自活化法改善其比表面積，并通過制造氧缺陷的方式來提升鈷酸鎳導電性和豐富電化學活性位點，從而提高其導電能力和電化學性能，對解決能源緊缺問題具有重要研究意義。

發明內容

本發明的目的是要克服鈷酸鎳導電性能差、反應活性位點少的問題，而提供一種簡單、新穎、產率較高的制備方法。

本發明的一種高比表面積缺陷型鈷酸鎳的制備方法是按以下步驟完成：

(1)硝酸鈷和硝酸鎳溶于異丙醇和甘油中，常溫下攪拌2小時后將該液體轉移到100毫升聚四氟乙烯高壓釜中進行水熱反應，反應完畢后自然冷卻，用去離子水對沉淀物反復洗滌，干燥得到甘油鎳鈷微球；

(2)正硅酸乙酯加入到異丙醇中，常溫下攪拌一段時間得到溶液A，將0.2克步驟(1)中制備的沉淀物溶于異丙醇、去離子水和氨水中得到溶液B。將溶液A逐滴滴加到溶液B中后再攪拌一段時間，用去離子水對沉淀物反復洗滌，干燥得到表面覆蓋二氧化硅的甘油鎳鈷微球；

(3)將0.2克步驟(2)中制備的沉淀物放入馬弗爐中煅燒，得到表面覆蓋二氧化硅的鈷酸鎳微球；

(4)將0.2克步驟(3)中制備的產物放入氫氧化鈉溶液中刻蝕，重復三次，洗滌至中性后干燥得到高比表面積鈷酸鎳；

(5)將步驟(4)中得到的高比表面積鈷酸鎳和次亞磷酸鈉分別置于管式爐的兩個瓷舟中，其中次亞磷酸鈉位于上游，在N₂保護條件下煅燒，得到高比表面積缺陷型鈷酸鎳即為超級電容器及電催化析氫材料；

所述步驟(1)中硝酸鈷和硝酸鎳的質量為0.2-2克，異丙醇的體積為30-100毫升，甘油體積為5-20毫升，水熱反應溫度50-200攝氏度，反應時間5-20個小時，干燥條件為50-80攝氏度10-20小時；

所述步驟(2)中正硅酸乙酯體積為0.5-3毫升，溶液A中異丙醇體積為30-100毫升，攪拌時間為3-60分鐘，溶液B中異丙醇體積為30-100毫升、去離子水體積為50-200毫升氨水體積為0.5-3毫升，A溶液滴加到B溶液后攪拌時間為5-30個小時，干燥條件為50-80攝氏度10-20小時；

所述步驟(3)中煅燒溫度為300-500攝氏度，煅燒時間為1-4小時，干燥條件為50-80攝氏度10-20小時；

所述步驟(4)中刻蝕溫度為50-150攝氏度，刻蝕時間為10-35小時，氫氧化鈉溶液濃度為1-4摩爾每升；

所述步驟(5)中高比表面積缺陷型鈷酸鎳和次亞磷酸鈉質量比為1：5，管式爐煅燒溫度為250-500攝氏度，煅燒時間為1-5小時。