一种具有项链结构的棒组成的烟花状钴酸镍材料及其制备方法与应用技术

本公开涉及一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料及其制备方法与应用，包括以下步骤：β‑CD为结构导向剂，通过调节溶剂中环糊精的量来控制阴阳离子表面活性剂的聚集状态，以阴阳离子表面活性剂聚集体为软模板，以Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O为金属源，尿素为沉淀剂，以水为溶剂，采用溶剂热法和煅烧过程制备得到了项链结构组成的烟花状NiCo2O4材料。本发明专利技术制备的烟花状NiCo2O4材料分散均匀，比表面积高达141.61m

A pyrotechnic nickel cobalt acid material with Necklace structure and its preparation method and Application

The present disclosure relates to a firework-like NiCo2O4 material consisting of a rod with Necklace structure and its preparation method and application, including the following steps: using beta CD as a structure-oriented agent, controlling the aggregation state of anionic and cationic surfactants by adjusting the amount of cyclodextrin in solvents, using anionic and cationic surfactant aggregates as soft templates, and using Ni(NO3)2.6H_2 and Co(NO3)2.6H_2 as metal sources; Using urea as precipitant and water as solvent, pyrotechnic NiCo2O4 with Necklace structure was prepared by solvothermal method and calcination process. The firework-like NiCo2O4 material prepared by the invention is uniformly dispersed and has a specific surface area of 141.61m.

【技术实现步骤摘要】
一种具有项链结构的棒组成的烟花状钴酸镍材料及其制备方法与应用
本公开涉及一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料及其制备方法与应用，属于材料合成

技术介绍
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。可持续能源生产、转换和储存已成为解决世界目前面临的能源危机问题的主要趋势。许多高效能源转换(如太阳能电池、光催化和电催化)和储存(例如超级电容器、锂离子电池和金属空气电池)系统已被开发出来以应对这一挑战。从本质上说，电极材料在这些能量系统的实际性能中起着主要作用(Small,2013,9,1173)。在这些被作为电极材料广泛使用的各种金属氧化物中，NiCo2O4作为最有前途的电极材料之一备受关注。与纯的NiO或Co3O4相比，NiCo2O4的电导率至少要高出两个数量级。高电子电导率有利于NiCo2O4材料中发生快速的电子转移，有利于它们在电极材料中的应用。同时，Co3+/Co2+和Ni3+/Ni2+的氧化还原反应比相应的单一金属氧化物的氧化还原反应更丰富，因而是一种很有前途的电极材料。在诸多影响因素中，NiCo2O4材料的形貌在很大程度上影响着其电化学性能。一维结构NiCo2O4材料为电子和离子的传输提供了有效的途径，使其具有更快的扩散动力学和更强的储能能力(ChemicalCommunication.2012,48,4465)。二维结构NiCo2O4材料通常彼此交联，进而能储存更多的离子，其相对较高的表面积提供了更多的活性位点(AdvancedFunctionalMaterials,2012,22,4592)。三维结构NiCo2O4材料往往是由上述两种结构单元组成，具有更高的稳定性、较好的孔隙率和抗聚集性等其他优点(Energy&EnvironmentalScience,2013,6,3619)。专利CN104291385A公开了一种NiCo2O4介孔微球的制备方法，以金属盐为原料，以异丙醇与水的混合液为溶剂，在尿素的作用下形成了半球状的空心球体。Ma等通过溶剂热法制备得到了NiCo2O4层状四方晶微管(Energy&EnvironmentalScience,2016,9，862-866)。关于不同形貌NiCo2O4材料的制备已有很多报道，但目前还没有通过使用阴阳离子表面活性剂体系制备烟花状NiCo2O4材料的报道。
技术实现思路
本公开针对
技术介绍
，提供一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料及其制备方法，这种形貌可控的NiCo2O4材料可以通过简单高效的溶剂热法成功地制备出来。本公开以尿素为沉淀剂，阴阳离子表面活性剂聚集体为软模板，β-环状糊精(β-CD)为结构导向剂，通过调节溶剂中环糊精的量来控制阴阳离子表面活性剂的聚集状态，进而制备得到烟花状NiCo2O4材料。烟花状结构的形成增加了产物的比表面积，进而提升了其电化学性能。该方法操作简单，产物分布均匀且分散性良好，煅烧除去表面活性剂聚集体模板后，进一步增加了产物的比表面积。本公开具体采用如下技术方案：在本公开的第一个方面，提供一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料，所述烟花状结构的直径为700nm～1.5μm，是由NiCo2O4纳米棒组成的，其中棒具有项链结构；所述NiCo2O4纳米棒长度为350～750nm，是由长10～30nm、宽10～20nm的NiCo2O4颗粒组成的项链结构。在本公开的第二个方面，提供所述由具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：以β-CD为结构导向剂，通过调节溶剂中环糊精的量来控制阴、阳离子表面活性剂的聚集状态，以阴、阳离子表面活性剂聚集体为软模板，以Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O为金属源，尿素为沉淀剂，以水为溶剂，采用溶剂热法和煅烧制备得到了烟花状的NiCo2O4材料；其中，阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。在本公开的第三个方面，提供所述具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料在制备电极材料中的应用。与本专利技术人知晓的相关技术相比，本公开其中的一个技术方案具有如下有益效果：(1)本公开以Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O为原料，尿素为沉淀剂，阴阳离子表面活性剂聚集体为模板，通过调节聚集过程中β-CD的量制备得到了由具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料，产物分散性良好。该方法操作简单，产量大，为二元金属氧化物材料的制备提供了参考。本专利技术以Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O为金属源，尿素为沉淀剂，在CTAB/SDS/β-CD体系中即可制备，NiCo2O4材料不需要添加其他助剂、调节pH值、温度等实验条件。(2)本公开制得的烟花状NiCo2O4材料，具有大的比表面积，这种特殊的结构使其在电化学领域具有明显的优势。(3)本公开采用环境友好型的化学反应物原料，工艺操作易于实施，为制备具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料提供了一种新的思路。(4)制得的烟花状NiCo2O4材料，直径为700nm～1.5μm，是由具有项链结构的纳米棒进一步组装而成的，比表面积高达142.4m2g-1及以上。附图说明构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开实施例1制备的一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的透射电镜(TEM)图；图2是本公开实施例1制备的一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的N2吸附-脱附等温曲线图。图3是本公开实施例1制备的一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的X射线衍射(XRD)图；图4是本公开实施例2制备的一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的透射电镜(TEM)图；图5是本公开实施例2制备的一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的N2吸附-脱附等温曲线图；图6是本公开对比例1制备的棒状NiCo2O4材料的透射电镜(TEM)图；图7是本公开对比例1制备的棒状NiCo2O4材料的N2吸附-脱附等温曲线图；图8是本公开对比例1制备的棒状NiCo2O4材料的X射线衍射(XRD)图；图9是本公开对比例2制备的棒状NiCo2O4材料的透射电镜(TEM)图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中目前还没有通过使用阴阳离子表面活性剂体系制备烟花状NiCo2O4材料的报道，针对此，在本公开的一个典型的实施方式中，提供一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料，其特征是：该材料具有由多条项链结构的棒组成的烟花状结构的形貌，所述烟花状结构的直径为700nm～1.5μm，由棒状NiCo2O4组成；所述棒状NiCo2O4长度为350～750nm，是由长10～30nm、宽10～20nm的NiCo2O4颗粒组成的。

【技术特征摘要】
1.一种具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料，其特征是：该材料具有由多条项链结构的棒组成的烟花状结构的形貌，所述烟花状结构的直径为700nm～1.5μm，由棒状NiCo2O4组成；所述棒状NiCo2O4长度为350～750nm，是由长10～30nm、宽10～20nm的NiCo2O4颗粒组成的。2.权利要求1所述的具有项链结构的棒组成的烟花状NiCo2O4材料的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：以β-CD为结构导向剂，通过调节溶剂中环糊精的量来控制阴、阳离子表面活性剂的聚集状态，以阴、阳离子表面活性剂聚集体为软模板，以Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O为金属源，尿素为沉淀剂，以水为溶剂，采用溶剂热法和煅烧制备得到了烟花状的NiCo2O4材料；其中，阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是，具体包括以下步骤：(1)将CTAB、SDS和β-CD溶解于水中，搅拌得到悬浮液；(2)将Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和尿素同时加入到步骤(1)制备得到的混合溶液中，搅拌得到悬浮液；(3)将步骤(2)制得的悬浮液置于恒温条件下进行水热反应；(4)将步骤(3)水热反应后的溶液进行分离，洗涤，干燥，研磨后，煅烧得到烟花状NiCo...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国伟，张玮倩，辛王鹏，胡婷婷，宫庆华，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37