一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构及其制备方法。制备方法包括如下步骤：在集流体上生长NiCo2O4前驱体后，将NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；将水热反应溶液、NiCo2O4/集流体放入水热反应装置中，进行水热反应，得到NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构；将NiMoO4前驱体转变成NiMoO4，得到NiCo2O4@NiMoO4核壳结构。控制水热反应溶液的尿素浓度，以得到设定壳层厚度的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构。本发明专利技术在NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备过程中能以简单的方法调控壳层厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构及其制备方法
本专利技术涉及一种电极材料制备
，特别是涉及一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构及其制备方法。
技术介绍
超级电容器的组成部件中，电极材料是其电化学性能的重要影响因素之一。金属氧化物是一种赝电容电极材料，具有比碳质材料高的比电容，比导电聚合物高的循环稳定性。其中，双金属氧化物NiCo2O4价格低廉，环境友好，其电导率高于单金属氧化物NiO和Co3O4，因而其电化学活性更高，是一种很有潜力的超级电容器电极材料。但是，双金属氧化物NiCo2O4在电化学反应过程中产生的结构应变会导致容量快速衰减，循环性能变差。现有技术中，集成核壳异质结构，通过核壳两种材料的协同作用以及壳对核的保护作用，可以改善NiCo2O4的循环性能。以NiCo2O4为核，合成核壳异质结构在超级电容器电极材料领域具有广阔应用前景。本专利技术的专利技术人发现：壳层厚度会影响核壳结构材料的电化学性能；但是，现有技术还没有提出一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，可以在制备过程中以简单的方法调控NiMoO4壳层的厚度，进而缺乏通过调控壳层的厚度来优化NiCo2O4@NiMoO4核壳结构电化学性能的手段。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构及其制备方法，主要目的是在NiCo2O4@NiMoO4核壳结构制备过程中能以简单的方法调控所制备的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：一方面，本专利技术的实施例提供一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其包括如下步骤：步骤1)：在集流体上生长NiCo2O4前驱体后，将集流体上的NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；步骤2)：将水热反应溶液、NiCo2O4/集流体放入水热反应装置中，进行水热反应，在所述NiCo2O4/集流体中的NiCo2O4上生长NiMoO4前驱体纳米结构，得到NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构；步骤3)：将NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构中的NiMoO4前驱体转变成NiMoO4，得到NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；其中，控制所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度，以得到设定NiMoO4壳层厚度的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构。优选的，所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.1～0.75mol/L；进一步优选的，所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.25～0.4mol/L/L。优选的，当所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度大于等于0.1mol/L、小于0.25mol/L时，所述步骤3)得到第一NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；当所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.25～0.4mol/L时，所述步骤3)得到第二NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；当所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度大于0.4mol/L、小于等于0.75mol/L时，所述步骤3)得到第三NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；其中，第一NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度＞第二NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度＞第三NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度；优选的，所述第二NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的比电容＞第三NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的的比电容＞第一NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的比电容。优选的，所述步骤2)中的水热反应溶液选用溶质为镍盐、钼酸盐和尿素的混合溶液；优选的，所述镍盐选用Ni(NO3)2、钼酸盐选用Na2MoO4；优选的，所述步骤2)的水热反应溶液中，镍盐的摩尔数为0.36～0.72mmol、钼酸盐的摩尔数为0.36～0.72mmol、水的体积为20～40mL。优选的，在所述步骤2)中，所述水热反应的温度控制为120～160℃，所述水热反应的时间控制为4～8小时；优选的，所述水热反应装置为高压反应釜。优选的，所述步骤1)包括：步骤11)：将集流体、水热反应溶液转放入水热反应装置中，进行水热反应，在集流体上生长NiCo2O4前驱体纳米结构，得到NiCo2O4前驱体/集流体；步骤12)：对所述NiCo2O4前驱体/集流体进行清洗、干燥处理；步骤13)：对所述NiCo2O4前驱体/集流体进行热处理，将NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；优选的，所述集流体选用炭布；优选的，所述步骤11)中的水热反应装置为高压反应釜；优选的，在所述步骤11)中，所述水热反应的温度为120～160℃，所述水热反应的时间为4～10小时。优选的，所述步骤11)中的水热反应溶液选用溶质为镍盐、钴盐和尿素的混合溶液；优选的，所述步骤11)中，水热反应溶液中的镍盐选用Ni(NO3)2、钴盐选用Co(NO3)2；优选的，所述步骤11)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.25～0.6mol/L；优选的，所述步骤11)的水热反应溶液中，镍盐的摩尔数为0.5～2mmol，钴盐的摩尔数为1～4mmol，去离子水体积为10～40mL。优选的，所述步骤12)具体为：采用水和乙醇依次对NiCo2O4前驱体/集流体进行超声清洗多次后，将NiCo2O4前驱体/集流体放入烘箱中进行干燥处理；优选的，所述步骤12)中，所述干燥处理的温度为60～80℃、所述干燥处理的时间为12～24小时。优选的，所述步骤13)具体为：将所述NiCo2O4前驱体/集流体放入管式炉中，在氩气保护下进行热处理，将NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；优选的，所述步骤13)中，所述热处理的温度为300～400℃，所述热处理的时间为1～2小时。优选的，所述步骤3)包括：步骤31)：对所述NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构进行清洗、干燥处理；步骤32)：对所述NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构进行热处理，将NiMoO4前驱体转变成NiMoO4，得到NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；优选的，所述步骤31)中，采用水和乙醇依次对所述NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构进行超声清洗多次后，将所述NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构放入烘箱中进行干燥；优选的，所述步骤31)中，所述干燥处理的温度为60～80℃，干燥处理的时间为12～24小时；优选的，所述步骤32)中，将生长有NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构的集流体放入管式炉中，在氩气保护下进行热处理，使NiMoO4前驱体转变为NiMoO4，得到NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；优选的，所述步骤32)中，所述热处理的温度为400～450℃，所述热处理的时间为1～2小时。优选的，在所述步骤3)得到的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构中，所述NiCo2O4的形貌为纳米线结构、所述NiMoO4的形貌为纳米片结构。另一方面，本专利技术的实施例提供一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构，其中，所述NiCo2O4@NiMoO4核壳结构包括集流体、生长在集流体表面的NiCo2O4、以及生长在NiCo2O4表面的NiMoO4；优选的，所述NiMoO4壳层厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1)：在集流体上生长NiCo2O4前驱体后，将集流体上的NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；步骤2)：将水热反应溶液、NiCo2O4/集流体放入水热反应装置中，进行水热反应，在所述NiCo2O4/集流体中的NiCo2O4上生长NiMoO4前驱体，得到NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构；步骤3)：将NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构中的NiMoO4前驱体转变成NiMoO4，得到NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；其中，控制所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度，以得到设定NiMoO4壳层厚度的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构。

【技术特征摘要】
1.一种NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1)：在集流体上生长NiCo2O4前驱体后，将集流体上的NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；步骤2)：将水热反应溶液、NiCo2O4/集流体放入水热反应装置中，进行水热反应，在所述NiCo2O4/集流体中的NiCo2O4上生长NiMoO4前驱体，得到NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构；步骤3)：将NiCo2O4@NiMoO4前驱体核壳结构中的NiMoO4前驱体转变成NiMoO4，得到NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；其中，控制所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度，以得到设定NiMoO4壳层厚度的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构。2.根据权利要求1所述的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.1～0.75mol/L；优选的，所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.25～0.4mol/L/L。3.根据权利要求2所述的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其特征在于，当所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度大于等于0.1mol/L、小于0.25mol/L时，所述步骤3)得到第一NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；当所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度为0.25～0.4mol/L时，所述步骤3)得到第二NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；当所述步骤2)的水热反应溶液中的尿素浓度大于0.4mol/L、小于等于0.75mol/L时，所述步骤3)得到第三NiCo2O4@NiMoO4核壳结构；其中，第一NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度＞第二NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度＞第三NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的壳层厚度；优选的，所述第二NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的比电容＞第三NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的的比电容＞第一NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的比电容。4.根据权利要求1-3任一项所述的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的水热反应溶液选用溶质为镍盐、钼酸盐和尿素的混合溶液；优选的，所述步骤2)的水热反应溶液中，镍盐的摩尔数为0.36～0.72mmol、钼酸盐的摩尔数为0.36～0.72mmol、水的体积为20～40mL；优选的，所述镍盐选用Ni(NO3)2、钼酸盐选用Na2MoO4；和/或在所述步骤2)中，所述水热反应的温度控制为120～160℃，所述水热反应的时间控制为4～8小时；优选的，所述水热反应装置为高压反应釜。5.根据权利要求1所述的NiCo2O4@NiMoO4核壳结构的制备方法，其特征在于，所述步骤1)包括：步骤11)：将集流体、水热反应溶液转放入水热反应装置中，进行水热反应，在集流体上生长NiCo2O4前驱体纳米结构，得到NiCo2O4前驱体/集流体；步骤12)：对所述NiCo2O4前驱体/集流体进行清洗、干燥处理；步骤13)：对所述NiCo2O4前驱体/集流体进行热处理，将NiCo2O4前驱体转变成NiCo2O4，得到NiCo2O4/集流体；优选的，所述集流体选用炭布；优选的，所述步骤11)中的水热反应装置为高压反应釜；优选的，在所述步骤11)中，所述水热反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕春祥，张惠芳，袁淑霞，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14