一种氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料制备方法技术

本发明专利技术属于储能材料技术领域，涉及一种氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料制备方法，用于超级电容器电极材料制备场合，解决了传统工艺制备步骤多，耗时长，复合物比电容低不利于材料应用的难题，采用三维结构交联聚丙烯酰胺/镍盐气凝胶为前体和自模板，经过煅烧处理，实现碳材料原位氮掺杂与催化石墨化并形成三维分级多孔结构，镍纳米颗粒均匀分布在碳基质中，金属单质表层经氧化转变为氧化镍，形成三元复合材料，其制备工艺步骤简单，节能环保，原理可靠，产物兼有碳材料高比表面积、金属镍高导电性、氮掺杂碳及氧化镍典型赝电容特性，复合材料电化学性能优异，使用环境友好，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料制备方法
：本专利技术属于储能材料
，涉及一种氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料(NPGC/Ni/NiO)制备方法，产物可用于超级电容器电极材料制备场合。
技术介绍
：超级电容器具有功率密度高、充放电快速、循环寿命长以及高效、清洁、安全等优点。根据储能机理，超级电容器可分为双电层电容器和法拉第赝电容器。双电层电容器利用电极和电解质之间的界面双电层存储能量，发生的是物理吸附过程，它通常采用具有高比表面积的活性炭、石墨烯等作为电极材料。法拉第赝电容器则通过在电极表面或近表面体相中发生快速、可逆的氧化/还原反应(或化学吸附/脱附)，产生更高的比容量，其电极材料主要包括过渡金属氧化物、金属氢氧化物和导电聚合物。将双电层电容与法拉第赝电容相复合，设计和构筑三维结构纳米复合电极材料已成为超级电容器领域的发展趋势。三维结构可促进电解质与电极材料接触，增加电极材料活性位点。分级多孔结构中的大孔可为电解质离子提供存储空间，介孔孔道促进电解质离子扩散，微孔缩短了离子扩散路径，部分石墨化碳结构有利于电子传输。因此，三维分级多孔石墨化碳电极材料具有较高的功率密度与能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤为：(1)配制聚合物溶液：将聚丙烯酰胺溶于去离子水，配制质量百分比浓度为0.5‑3％的聚合物溶液；(2)加入过渡金属盐：向上述溶液中加入镍盐，充分搅拌0.5h使其完全溶解，溶液中镍离子浓度为0.05‑0.20mol/L；(3)加入交联剂：向配制的聚合物水溶液中加入酚类化合物‑甲醛交联剂，酰胺基团与酚类化合物的物质的量之比为5‑10，甲醛与酚类化合物物质的量之比为2‑6，充分搅拌0.5h使其完全溶解；(4)加入pH调节剂：接着向溶液中滴加50‑400μL盐酸(3mol/L)调节溶液pH值在3.0‑6.5之间；(5)制备交...

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳/镍/氧化镍纳米复合材料制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤为：(1)配制聚合物溶液：将聚丙烯酰胺溶于去离子水，配制质量百分比浓度为0.5-3％的聚合物溶液；(2)加入过渡金属盐：向上述溶液中加入镍盐，充分搅拌0.5h使其完全溶解，溶液中镍离子浓度为0.05-0.20mol/L；(3)加入交联剂：向配制的聚合物水溶液中加入酚类化合物-甲醛交联剂，酰胺基团与酚类化合物的物质的量之比为5-10，甲醛与酚类化合物物质的量之比为2-6，充分搅拌0.5h使其完全溶解；(4)加入pH调节剂：接着向溶液中滴加50-400μL盐酸(3mol/L)调节溶液pH值在3.0-6.5之间；(5)制备交联聚丙烯酰胺/镍盐复合水凝胶：将上述溶液转移至压力釜，在100-150℃水热反应8-15h，得到交联聚丙烯酰胺/镍盐复合水凝胶，自然冷却至室温；(6)制备交联聚丙烯酰胺/镍盐复合气凝胶：对复合水凝胶进行液氮低温(-196℃)冷冻0.5h，在冷冻干燥机中干燥8-24h，得到交联聚丙烯酰胺/镍盐复合气凝胶；(7)样品煅烧：将步骤(6)制得的气凝胶置于瓷舟中放入石英管式炉，调整氮气流量为150cm3/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继宽，李尧，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37