Ni(OH)2‑碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料制造技术

本发明专利技术公开了Ni(OH)2‑碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，包括以下重量组分的原料：石墨粉50‑100份、浓硫酸5‑16份、KMnO43‑5份、NaNO32‑4份、H2O270‑90份、碳纳米管5‑20份、硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)12‑15份、NaOH0.3‑0.8份，水合联氨1‑3份、无水乙醇2‑6份。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术所制备的材料具有高比容量和良好循环稳定性的电极材料，为镍基电池高性能、低成本电极材料的优化制备提供便利。

【技术实现步骤摘要】
Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料
本专利技术涉及石墨烯
，具体的说，是Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料。
技术介绍
Ni(OH)2是一种P型半导体，改善Ni(OH)2结构稳定性和导电性的有效方法之一是向其中添加碳材料。作为碳材料的碳纳米管(CNTs)和石墨烯自问世以来，由于其优异的化学和物理性能引起了研究者的极大关注。CNTs是一种具有特殊结构的一维材料，独特的结构赋予其优良的物理化学特性。石墨烯是一种二维新型碳材料，是碳原子由sp2杂化连接而成的单原子层，其基本结构是一种稳定的苯六元环结构，稳定的正六边形结构保证了自身非常稳定的性质。因此将Ni(OH)2与CNTs、石墨烯复合，所得到的Ni(OH)2-CNTs/石墨烯复合结构可以维持电极稳定性，从而提高其循环性能，与碳基材料复合还可以大幅度改善电极材料的导电性，提升其倍率性能。采用化学沉淀法制备了石墨烯/SWCNTs/Ni(OH)2复合材料，研究了石墨烯与CNTs的不同质量比对复合材料结构和性能的影响，其用于超级电容器显示了良好的循环性能。通过乙醇溶剂热法合成了镍铝层状双氢氧化物/石墨烯/CNTs复合材料，其结构有利于提高电极材料的电化学性能，作为电极材料拥有高的比电容(5mA/cm2时1562F/g)、优良的倍率性能和循环稳定性。通过水热法制备了碳纳米管-α-Ni(OH)2/石墨烯复合材料，作为超级电容器的电极材料，在电流密度为15A/g下经过1000次循环后比容量仍能达到1008F/g。通过CVD法制备了含有Ni(OH)2纳米片、CNTs、石墨烯的复合材料，电流密度为10A/g时，经过500次循环后其比电容仍能保持80％，表现了高的容量保持率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，本专利技术采用CNTs和RGO的协同的作用有效提高了电极材料的导电性，特别是CNTs阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。CNTs作为弹性支撑材料，抑制了电极材料在充放电过程中的体积膨胀，在快速充放电中有利于电解质离子的扩散，有利于增加电解液与活性物质的接触表面积，从而使电极材料具有较高的放电比容量及较好的稳定性。本专利技术所制备的材料具有高比容量和良好循环稳定性的电极材料，为镍基电池高性能、低成本电极材料的优化制备提供便利。Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，包括以下重量组分的原料：石墨粉50-100份、浓硫酸5-16份、KMnO43-5份、NaNO32-4份、H2O270-90份、碳纳米管5-20份、硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)12-15份、NaOH0.3-0.8份，水合联氨1-3份、无水乙醇2-6份，聚四氟乙烯乳液5-12份、乙炔黑3-8份、泡沫镍10-15份。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述石墨粉的粒径为30-40μm。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述浓硫酸的浓度大于98％。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述泡沫镍的厚度为1mm、面密度为320g/cm2、孔隙率为95％。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述碳纳米管的外径为30～50nm，长度为10～20μm的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：制备GO/CNTs混合溶液；步骤S2：具体是指：按照质量比GO:Ni(OH)2＝1：8称取一定量的硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)溶于10mL去离子水中，将该溶液缓慢滴加到上述GO/CNTs混合溶液中，搅拌3-4h；步骤S3：水热反应；步骤S4：真空干燥，得到Ni(OH)2-CNTs/RGO复合材料。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述步骤S1具体是指：称取100mg已制备好的GO和30mgCNTs溶于100mL去离子水中，搅拌超声处理4-8h，得到分散良好的GO/CNTs混合溶液；进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述步骤S3具体是指：将一定量的NaOH水溶液加入上述溶液中并搅拌2h后加入0.5mL水合联氨，搅拌0.5-1h；随后将溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在恒温干燥箱中进行水热反应；进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述步骤S4具体是指；待反应结束后，静置24h，再进行过滤，用去离子水和无水乙醇反复洗涤数次，然后在80℃下真空干燥12-24h，得到Ni(OH)2-CNTs/RGO复合材料。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术采用CNTs和RGO的协同的作用有效提高了电极材料的导电性，特别是CNTs阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。CNTs作为弹性支撑材料，抑制了电极材料在充放电过程中的体积膨胀，在快速充放电中有利于电解质离子的扩散，有利于增加电解液与活性物质的接触表面积，从而使电极材料具有较高的放电比容量及较好的稳定性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：本专利技术通过下述技术方案实现，Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，包括以下重量组分的原料：石墨粉50-100份、浓硫酸5-16份、KMnO43-5份、NaNO32-4份、H2O270-90份、碳纳米管5-20份、硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)12-15份、NaOH0.3-0.8份，水合联氨1-3份、无水乙醇2-6份。需要说明的是，通过上述改进，本专利技术所制备的材料具有高比容量和良好循环稳定性的电极材料，为镍基电池高性能、低成本电极材料的优化制备提供便利。CNTs阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。CNTs作为弹性支撑材料，抑制了电极材料在充放电过程中的体积膨胀，在快速充放电中有利于电解质离子的扩散，有利于增加电解液与活性物质的接触表面积，从而使电极材料具有较高的放电比容量及较好的稳定性。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例2：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述石墨粉的粒径为30-40μm。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述浓硫酸的浓度大于98％。为了更好的实现本专利技术，所述泡沫镍的厚度为1mm、面密度为320g/cm2、孔隙率为95％。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述碳纳米管的外径为30～50nm，长度为10～20μm的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例3：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，将实施例1-实施例2所制得的样品进行测试；活性物质、导电剂乙炔黑和粘结剂PTFE乳液按质量比85:10:5在玛瑙研钵中充分混合，再用无水乙醇将其调成糊状，均匀的涂抹在面积10mm×10mm的泡沫镍上，涂抹质量在2mg～4mg范围内，真空干燥(60℃)3h去除电极中的水分，在10MPa压力下压成薄片，并计算出每个泡沫镍片上涂抹的活性物质的质量，作为后续电化学性能测试时用。电化学性能测试采用三电极体系，辅助电极10mm×10mm的铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ni(OH)2‑碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，其特征在于：包括以下重量组分的原料：石墨粉50‑100份、浓硫酸5‑16份、KMnO43‑5份、NaNO32‑4份、H2O270‑90份、碳纳米管5‑20份、硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)12‑15份、NaOH0.3‑0.8份，水合联氨1‑3份、无水乙醇2‑6份。

【技术特征摘要】
1.Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，其特征在于：包括以下重量组分的原料：石墨粉50-100份、浓硫酸5-16份、KMnO43-5份、NaNO32-4份、H2O270-90份、碳纳米管5-20份、硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)12-15份、NaOH0.3-0.8份，水合联氨1-3份、无水乙醇2-6份。2.根据权利要求1所述的Ni(OH)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，其特征在于：所述石墨粉的粒径为30-40μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：付建军，
申请(专利权)人：成都市鑫裕华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51