[發明專利]一種水熱-電沉積法制備亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料的方法及其應用

在審

• 申請號: 202210914428.1
• 申請日: 2022-08-19
• 公開（公告）號: CN115064390A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 柳偉;宋金玥
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: H01G11/22
• 分類號: H01G11/22;H01G11/86;H01G11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種采用水熱-電沉積法制備的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料的方法，其特征在于包含如下的步驟：

（a） 碳布表面金屬鎳納米陣列制備：通過電沉積法在碳布表面構建鎳納米顆粒陣列，碳布復合鎳納米顆粒的導電基底為后續活性材料的生長提供了較大的比表面積和較強的結合位點；

（b）亞硒酸鎳層的原位生長：將鍍鎳碳布放入亞硒酸鈉和硫酸鎳的混合溶液中，通過水熱法在鍍鎳碳布表面生長亞硒酸鎳；將所得的樣品用去離子水沖洗，放入真空烘箱烘干；

（c） 過渡金屬硫化物的制備：基于已制備的原位生長亞硒酸鎳的鍍鎳碳布作為工作電極，通過電沉積法生長過渡金屬硫化物，獲得表現出高電化學性能的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料；

（d） 組裝堿性水系超級電容器：將活性炭與導電劑、粘結劑按照一定的比例配成漿料涂敷在泡沫鎳上，與所得到的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料電極片組裝成堿性水系超級電容器。

2.根據權利要求1所述的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料的制備方法，其特征在于包含如下的步驟：（a）制備鍍鎳碳布：將碳布清洗后，將H₂BO₃（1M）、NiSO₄·6H₂O（0.5M）溶解在去離子水中，以上述溶液為電解液，碳布為工作電極，在-1.1V的電位下恒壓充電2h；（b）亞硒酸鹽的生長：將適量NiSO₄、H₂SeO₃和NaHCO₃溶解在去離子水中，將鍍鎳碳布放入準備好的反應混合物中，然后將上述溶液轉移到有特氟隆內襯的不銹鋼高壓釜中進行水熱反應；（c）過渡金屬硫化物的生長：首先，將適量Ni（NO₃）₂·6H₂O、Co（NO₃）₂·6H₂O、MnCl₂、KCl、TAA去離子水中，然后以上述溶液為電解液，步驟b得到的樣品為工作電極，在-1.2V~0.3V下以5mV s^-1的掃描速率通過循環伏安法掃描6個循環，最后，得到亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料。

3.根據權利要求1-2所述的采用水熱-電沉積法制備的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料的方法，其特征在于：所制備亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料通過在硫化物層和集流體之間引入亞硒酸鹽層，由于亞硒酸鹽和過渡金屬硫化物之間強烈的界面相互作用，促進了兩相間的電子快速傳導，顯著增強了材料的電子傳導性能。

4.根據權利要求1-2所述的采用水熱-電沉積法制備的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料的方法，其特征在于：在電化學過程中亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料原位轉變為過渡金屬氫氧化物；在隨后的電化學反應中，通過氫氧化物與羥基氧化物之間的可逆反應提供容量；同時亞硒酸鹽和硫化物在轉化過程中釋放出硫酸根和亞硒酸根，通過在活性材料表面的吸附增強質子的脫去和氫氧根的吸附顯，從而顯著增強材料的電化學性能。

5.根據權利要求1-2所述的采用水熱-電沉積法制備的亞硒酸鹽-硫化物復合納米材料的方法，其特征在于：將所制備的復合材料用作超級電容器的電極，變現表現出較好的導電性，較低的內阻，優異的電容性能和出色的比電容和能量密度，以及較好的循環使用壽命；本發明技術路線步驟簡單、操作方便、實用性強。