一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO‑SnO2超级电容器电极材料的制备方法，具体为一种通过水热法在泡沫镍上原位合成硒掺杂氧化锌‑二氧化锡超级电容器电极材料的方法，属于绿色能源领域；通过将电极材料原位生长在集流体泡沫镍上，用以提升电极材料的导电性能和比表面积。杂原子硒的掺杂进一步提升了电极材料的电化学性能；本发明专利技术的超级电容器电极材料具有内阻低、使用寿命长、比电容高、节能环保、制备简单以及价格低廉等优点，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绿色能源领域,具体为一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法。
技术介绍
随着日趋严峻的环境问题和能源危机，可持续绿色能源受到了人们的广泛关注，能量储存技术则扮演了一个重要角色。超级电容器又称为电化学电容器，或者法拉第赝电容器，是近几年发展较快的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件，具有比传统电容器更高的能量密度，同时比各种二次电池更高的功率密度。和传统电容器和二次电池相比，超级电容器还具有其他优点，例如快速的充放电速率、较长的循环寿命、宽的工作温度范围以及经济环保等。电极材料是影响超级电容器性能的主要因素，大的比表面积、合适的内部孔隙以及良好的导电性有助于提升超级电容器的电化学性能。过渡金属氧化物在超级电容器的应用中表现出优良的性能，复合材料更是引起了人们的广泛的研究兴趣。通过复合材料之间的协同效应，能大大提升其对能量的储存能力。此外，杂原子掺杂可以有效提高电极材料的导电性和可浸润性，可进一步提升其电化学性能和循环寿命。因而，设计一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2复合材料作为一种优异的超级电容器电极材料，已经是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法，该制备方法简单、生产成本低、技术环保，制得的电极材料具有较高的比电容和良好的循环充放电稳定性，表现出良好的电化学活性。本专利技术的目的是这样实现的：一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)二氯化锡、柠檬酸钠、乙醇和水配制得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)制得的前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中；(3)将泡沫镍置于步骤(2)的反应釜中，密封，然后进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(4)将由醋酸锌、六亚甲基四胺、氨水和水配制得到ZnO前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中，然后再加入步骤(3)制得的泡沫镍基底材料，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(5)将水合肼配制的硒粉溶液加入反应釜中，再将步骤(4)得到的复合材料加入硒粉溶液中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥，即得到以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料。所述的步骤(1)中乙醇和水体积比为1:1,二氯化锡的物质的量为1～5mmol，柠檬酸钠的物质的量为2～10mmol；所述的步骤(2)中的前驱体溶液在反应釜中的填充量为50～90％；所述的步骤(3)中泡沫镍的处理步骤为：泡沫镍依次用丙酮、稀盐酸、乙醇和去离子水超声清洗；所述的步骤(4)中醋酸锌的质量为0.03～0.09g,六亚甲基四胺的质量为0.03～0.09g,氨水体积为2～6mL，水为30～60mL；所述的步骤(5)中硒粉溶液的配制方法为：0.1～0.5g硒粉溶解在10～50mL水合肼中，放置24h；所述的步骤(3)中水热反应温度为160～200℃,反应时间为6～12h；所述的步骤(4)中水热反应温度为80～120℃,反应时间为6～12h；所述的步骤(3)和步骤(4)中的洗涤为：分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次；干燥温度为60～80℃。积极有益效果：本专利技术制备的泡沫镍为基底的超级电容器电极材料的制备方法操作简单、成本低廉、环境友好，所制得的Se掺杂ZnO-SnO2复合材料具有低内阻、高比电容、高稳定性和循环寿命长等优点，是一种优良的超级电容器电极材料，具有良好的发展前景。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2纳米材料的SEM图；图2为本专利技术实施例1中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在不同扫速下的循环伏安曲线图；图3为本专利技术实施例1中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在不同电流密度下的充放电曲线图；图4为本专利技术实施例1中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在1Ag-1电流密度下循环稳定性曲线图；图5为本专利技术实施例1制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2纳米材料的电化学阻抗图；图6为本专利技术实施例2制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2纳米材料的SEM图；图7为本专利技术实施例2中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在不同扫速下的循环伏安曲线图；图8为本专利技术实施例2中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在不同电流密度下的充放电曲线图；图9为本专利技术实施例2中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在1Ag-1电流密度下循环稳定性曲线图；图10为本专利技术实施例2制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2纳米材料的电化学阻抗图；图11为本专利技术实施例3制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2纳米材料的SEM图；图12为本专利技术实施例3中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在不同扫速下的循环伏安曲线图；图13为本专利技术实施例3中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在不同电流密度下的充放电曲线图；图14为本专利技术实施例3中制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料在1Ag-1电流密度下循环稳定性曲线图；图15为本专利技术实施例3制备的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2纳米材料的电化学阻抗图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，对本专利技术做进一步的说明：一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)二氯化锡、柠檬酸钠、乙醇和水配制得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)制得的前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中；(3)将泡沫镍置于步骤(2)的反应釜中，密封，然后进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(4)将由醋酸锌、六亚甲基四胺、氨水和水配制得到ZnO前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中，然后将步骤(3)制得的泡沫镍基底材料投入反应釜中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(5)将用水合肼配制的硒粉溶液加入反应釜中，再将步骤(4)得到的复合材料加入硒粉溶液中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥，即得到以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料。所述的步骤(1)中乙醇和水体积比为1:1,二氯化锡的物质的量为1～5mmol，柠檬酸钠的物质的量为2～10mmol；所述的步骤(2)中的前驱体溶液在反应釜中的填充量为50～90％；所述的步骤(3)中泡沫镍的处理步骤为：泡沫镍依次用丙酮、稀盐酸、无水乙醇和去离子水超声清洗；所述的步骤(4)中醋酸锌的质量为0.03～0.09g,六亚甲基四胺的质量为0.03～0.09g,氨水体积为2～6mL，水的体积为30～60mL；所述的步骤(5)中硒粉溶液的配制方法为：0.1～0.5g硒粉溶解在10～50mL水合肼中，放置24h；所述的步骤(3)中水热反应温度为160～200℃,反应时间为6～12h；所述的步骤(4)中水热反应温度为80～120℃,反应时间为6～12h；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO‑SnO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)二氯化锡、柠檬酸钠、乙醇和水配制得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)制得的前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中；(3)将泡沫镍置于步骤(2)的反应釜中，密封，然后进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(4)将由醋酸锌、六亚甲基四胺、氨水和水配制得到ZnO前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中，然后将步骤(3)制得的泡沫镍基底材料投入反应釜中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(5)将用水合肼配制的硒粉溶液加入反应釜中，再将步骤(4)得到的复合材料加入硒粉溶液中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥，即得到以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO‑SnO2超级电容器电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)二氯化锡、柠檬酸钠、乙醇和水配制得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)制得的前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中；(3)将泡沫镍置于步骤(2)的反应釜中，密封，然后进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(4)将由醋酸锌、六亚甲基四胺、氨水和水配制得到ZnO前驱体溶液搅拌混匀，加入反应釜中，然后将步骤(3)制得的泡沫镍基底材料投入反应釜中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥；(5)将用水合肼配制的硒粉溶液加入反应釜中，再将步骤(4)得到的复合材料加入硒粉溶液中，密封，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥，即得到以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料。2.根据权利要求1所述的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中乙醇和水体积比为1:1,二氯化锡的物质的量为1～5mmol，柠檬酸钠的物质的量为2～10mmol。3.根据权利要求1所述的一种以泡沫镍为基底的Se掺杂ZnO-SnO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的前驱体溶液在反应釜中的填充量为50～90％。4.根据权利要求1所述的一种以泡沫...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄克靖，翟子波，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41