一种纳米片结构的BiOF电极材料及其制备方法与电化学储能应用技术

本发明专利技术公开了一种具有纳米片结构的BiOF电极材料极其制备方法与应用，该BiOF电极材料形状为圆形的纳米片，该纳米片直径为0.5‑1μm，厚度为200‑250 nm。本发明专利技术电极材料制备方法简单，成本低廉，重现性好，比电容高，循环性好，具有良好的应用前景。

A nanostructured BiOF electrode material and its preparation method and electrochemical energy storage application

The invention discloses a preparation method and application of a BiOF electrode material with nanoscale structure. The BiOF electrode material is round in shape, the diameter of the nanoscale is 0.5 and 1 mu m, and the thickness is 200 of 250 nm. The electrode material has the advantages of simple preparation method, low cost, good reproducibility, high specific capacitance and good cycling performance, and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米片结构的BiOF电极材料及其制备方法与电化学储能应用
本专利技术涉及一种新型的电极材料，具体涉及一种具有均匀纳米片结构的BiOF电极材料。
技术介绍
21世纪，大规模储电是当今新能源技术发展的关键问题之一。无论是可再生新能源(如光电与风电)的高效利用，还是基于电动车辆的未来清洁交通，均需要廉价高效的大规模储电作为技术支持。在现有的规模储能方式中，二次电池技术以其简单高效的特点受到广泛的关注,成为近年来应用发展的主流方向。然而，现有的二次电池体系几乎都难于满足大规模储电的应用要求。传统的铅酸、镉镍电池含有大量有害的重金属元素，大规模应用会污染环境；镍氢、全钒液流电池采用了昂贵的稀有金属，资源与价格上难于满足大规模储电的成本要求。虽然先进的锂离子电池被认为是储能技术的理想体系，但是地球上锂的资源储量能否支持大规模储能应用，仍是备受争议的问题。原则上，适合于大规模储电应用的二次电池体系必须具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种具有优越性能的新型电极材料。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种均匀纳米片结构的BiOF电极材料，该BiOF电极材料的形状为圆形的纳米片，该纳米片直径为0.5-1μm，厚度为200-250nm。本专利技术还提供了上述BiOF电极材料的制备方法，具体步骤如下：将1.3mmol的五水硝酸铋加入20mL乙二醇中，再加入8mmol的氟化铵，搅拌半小时后，加入15mL2mol/L的氨水，搅拌三十分钟后，转移到具有聚四氟乙烯内衬高压釜中，在170℃下恒温反应6小时；离心、洗涤、干燥，即得。本专利技术还提供了上述BiOF电极材料在制备电极方面的应用。进一步的，上述电极通过以下方法制备：按照8：1：1的质量比将所述BiOF电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合，研磨30分钟，再加入1-甲基-2-吡咯烷酮，涂在碳布上，风干24小时即得。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术采用铋元素进行电极材料制备，绿色无毒，制备得到的电极材料由于具有均匀的纳米片结构展现出良好的电化学性能：在31.25mA/g的电流密度下，有着1366mF/g的比电容，在循环2500圈后，仍然有着89%的初始电容。本专利技术电极材料制备方法简单，成本低廉，重现性好，且作为一种用于钠离子电解质溶液的电极材料比电容高，循环效率高，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术BiOF电极材料的扫描电子显微镜（SEM）图；图2为本专利技术BiOF电极材料的X射线衍射（XRD）图；图3为本专利技术BiOF电极材料制备得到的工作电极在0.5mol/L的Na2SO4溶液中的充放电曲线，图中，t为时间，V为电压；图4为本专利技术BiOF电极材料的循环效率图，纵坐标为Cn/C1,分别为第n次、第一次循环的放电容量，横坐标为循环次数。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。产品制备实施例室温下，在烧杯中将1.3mmol的五水硝酸铋加入20mL乙二醇里，再加入8mmol的氟化铵，搅拌半小时，然后加入15ml2mol/l的氨水，搅拌三十分钟，接下来转移到具有聚四氟乙烯内衬高压釜中，170℃恒温反应6小时；反应后，离心分离得到固体物，，然后洗涤、干燥，得产品。将制备得到的产品进行电子显微镜扫描，如图1所示，产品形状为圆形片状，该纳米片直径大小为0.5-1μm，厚度为200-250nm。如图2所示，X射线衍射图与标准卡JCPDS:86-1648进行对比，所制得产品为纯BiOF晶体。性能测试实施例工作电极制备：按照8：1：1的质量比将上述制备得到的BiOF电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合，研磨30分钟；再加入1-2毫升1-甲基-2-吡咯烷酮，涂在厚度为0.111mm碳布上，涂层厚度100μm左右，风干24小时，制得电极。将BiOF工作电极在0.5mol/L的Na2SO4溶液中浸泡，用铂丝作为正极，Hg/HgO作为参比电极，在0-0.7V的电压下测量BiOF工作电极的充放电曲线，并根据公式：（1）。计算不同电流密度下的比电容，其中I为电流大小，t为放电时间，△V为电压差，m为BiOF、乙炔黑和聚偏氟乙烯总质量。如图3所示，本专利技术BiOF电极材料具有良好的线性充放电曲线，库伦效率达到95%以上，在31.25mA/g电流密度下，比电容达到1366mF/g，表明具有较高的电荷存储能力。将电极浸泡在0.5mol/L的Na2SO4溶液中，用铂丝作为正极，Hg/HgO作为参比电极，在0-0.7V的电压下测量BiOF的充放电曲线，并每125循环取一点，并根据（1）的公式算出电容值，除以初始电容值，得到对应圈数的效率。如图4所示，本专利技术BiOF电极经过2500循环后，仍有89%的电容量，表明该材料具有较高的循环性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均匀纳米片结构的BiOF电极材料，其特征在于：所述BiOF电极材料形状为圆形的纳米片，该纳米片的直径为0.5‑1 μm，厚度为200‑250 nm。

【技术特征摘要】
1.一种均匀纳米片结构的BiOF电极材料，其特征在于：所述BiOF电极材料形状为圆形的纳米片，该纳米片的直径为0.5-1μm，厚度为200-250nm。2.权利要求1所述BiOF电极材料的制备方法，其特征在于：所述BiOF电极材料通过以下方法制备：将1.3mmol的五水硝酸铋加入20mL乙二醇中，再加入8mmol的氟化铵，搅拌半小时后，加入15mL2mol/L的氨水，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕飞，杨立业，路露，张桉，顾文浩，杨晋宇，滕怡然，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32