一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法技术

本发明专利技术提供一种用于镍锌电池的三维NiMoO4‑石墨烯复合纳米材料的合成方法，本发明专利技术通过将一定量的PVP、镍源、钼酸盐加入去离子水中搅拌均匀形成溶液A，将石墨烯分散于去离子水中超声10‑20min形成溶液B。将溶液B倒入A中，超声，将混合溶液和预处理后的泡沫镍置于反应釜中，在100‑200℃的条件下进行反应4‑8h，清洗，烘干，得到三维NiMoO4‑石墨烯复合纳米材料。本发明专利技术合成方法简单，容量利用率高、循环稳定性好；其在电流密度为20mA cm

A synthesis method of three dimensional NiMoO4 graphene composite nanomaterials for Ni Zn batteries

The invention provides a synthesis method of three-dimensional NiMoO4 \u2011 graphene composite nano material for nickel zinc battery. By adding a certain amount of PVP, nickel source and molybdate into deionized water and stirring evenly to form solution a, graphene is dispersed in deionized water for ultrasonic 10 \u2011 20min to form solution B. The solution B was poured into A, and the mixed solution and the pretreated nickel foam were placed in the reactor. The reaction was carried out at 4 100 8h at the temperature of 4 8h, and the three dimensional NiMoO4 graphene composite nanomaterials were obtained by washing and drying. The synthesis method of the invention is simple, the capacity utilization rate is high and the circulation stability is good; the current density is 20mA cm

【技术实现步骤摘要】
一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法
本专利技术涉及电池材料
，尤其是一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法。
技术介绍
随着社会发展，人类对能源需求日益加重，预计2035年人类对能源需求将会是2008年的1.5倍。现代社会能源80％来自于化石能源如煤、石油、天然气，但地球上化石能源的资源是有限的，同时由化石能源所引起的污染也促使人们寻找替代能源。世界各国都致力于新能源的研发与应用，如风能、太阳能、地热能、海洋能等清洁能源以满足人类的需求。但这些能源存在时间性及地域性等缺点。为了高效利用这些能源，因此需要储能装置进行调节。电池作为一种能量转换装置和储能载体得到人们重视。自伏打(Volta)与1799年专利技术电池至今，化学电池已经经历了200多年的发展。从铅酸电池、镍基电池到现在的锂离子电池，电池的能量密度不断提高。而且在现社会快速发展的需求推动下，化学电源的需求与日俱增，并且对电池性能提出了越来越高的要求，电池技术向着高能量、无污染、可循环使用的方向发展。化学电源是一种将化学反应产生的化学能转换成电能的装置，该装置可以储存电能并释放电能。在科技十分发达的今天，电子产品不断兴起，人们希望能源的使用能够高效环保、携带便捷、安全可靠，更希望能源能够满足当代可持续发展的理念，化学电源正好能够迎合人们的需求，从而获得了人们的亲昧。目前，使用较为广泛的化学电源有锂离子电池、铅酸电池、燃料电池、镍镉电池和镍氢电池等。上述的化学电源存在一定的缺点，在应用过程中存在难以避免的障碍。比如锂离子电池的安全性较差；铅酸电池不仅笨重，而且体积很大，其比能量密度也比较低，对环境有污染；燃料电池的成本太高，而且目前的技术还不是很成熟；镍镉电池存在记忆效应，污染较为严重，很难满足当代可持续发展的要求；镍氢电池在高温条件下循环性较差，体积能量密度比较低，自放电能力与氢气的压力成正比关系，且研究开发成本太高。目前我们常见的AA(5号)充电电池镍镉电池最不环保，也存在记忆效应，已经处于淘汰边缘。NiMH电池虽然没有记忆效应和剧毒问题，但存在钝化现象(高自放电)，对环境温度要求也较为苛刻，而镍锌电池却没有这个顾虑，无污染，制造成本低，放电能量与最优秀的镍氢电池差别并不大，目前需要解决的问题之一是其稳定性差的问题。近年来，对电极材料进行复合改性被认为是一种提高电化学材料性能最有效的途径之一。其中，钼酸金属盐对于非金属材料来说，具有很多潜在的应用，然而，钼酸金属盐有着容量利用率低、循环稳定性差等问题，进而使钼酸金属盐得不到进一步的应用，因此，提高其容量利用率，以及循环稳定性能是现在科学家们关注的重点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，本专利技术合成流程简单，并且合成材料的循环稳定性高。本专利技术的技术方案为：一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，所述的方法以PVP、镍源、钼酸盐为原料，具体包括以下步骤：S1)、将一定量的PVP、镍源、钼源加入去离子水中搅拌均匀形成溶液A；S2)、将一定量石墨烯分散于去离子水中超声10-20min形成溶液B；S3)、将溶液B倒入溶液A中，超声10-20min后得到前驱体溶液，将前驱体溶液和预处理后的泡沫镍置于反应釜中，在100-200℃的条件下进行反应4-8h，取出，清洗，烘干，得到三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料。优选的，上述方法中，所述的镍源为六水合硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍、的一种或多种的混合。优选的，上述方法中，所述的镍源的浓度为0.05-0.2molL-1。更优选的，上述方法中，所述镍源为硝酸镍。更优选的，上述方法中，所述镍盐浓度为0.1molL-1。优选的，上述方法中，所述钼源为钼酸铵、钼酸钠的一种或两种的混合。优选的，上述方法中，所述钼盐的浓度为0.05-0.2molL-1。更优选的，上述方法中，所述钼源为钼酸钠。更优选的，上述方法中，所述钼盐浓度为0.1molL-1。更优选的，上述方法中，所述水热反应温度为150℃，所述水热反应时间为6h。优选的，上述方法中，加入的石墨烯与前驱体溶液的比例为1-10mg：20ml。更优选的，上述方法中，加入的石墨烯与前驱体溶液的比例为5mg：20ml。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术合成方法简单，容量利用率高、循环稳定性好；2、并且本专利技术制备的材料石墨烯均匀分散到NiMoO4周围；3、本专利技术制备的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料在电流密度为20mAcm-2时的比面积电容值为2338.8mFcm-2，相对于现有技术，其比面积电容值至少增加了2.07倍；4、本专利技术制备的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料，在循环充放电1000次后，容量保持率为85.4％，而现有技术的容量只有42％，相对于现有技术，其稳定性能进一步提高；5、本专利技术制备的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料导电性相对于现有技术至少提高了40％。附图说明图1为本专利技术实施例1和2制备材料的扫描电镜(SEM)图，图中，(a)为NiMoO4材料的低倍率扫描电镜(SEM)图，(b)为NiMoO4材料的高倍率扫描电镜(SEM)图，(c)为实施例1中三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的高倍率扫描电镜(SEM)图，(d)为实施例1中三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的X射线能谱仪成分分析(EDS)数据图。图2为本专利技术实施例1三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的透射电镜(TEM)图，图中，(a)为实施例1中三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的低倍率透射电镜(TEM)图，(b)为实施例1中三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的高倍率透射电镜(TEM)图；图3为本专利技术实施例1和实施例2制备的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料与NiMoO4在电流密度为20mAcm-2下的的恒电流充放电曲线图。图4为本专利技术实施例1和实施例2制备的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料与NiMoO4的电化学阻抗谱(EIS)图；图5本专利技术实施例1和实施例2制备的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料与NiMoO4的循环寿命对比柱形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例1一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，所述的方法以PVP、镍源、钼酸盐为原料，具体包括以下步骤：S1)、将一定量的0.03mmolPVP、0.1molL-1六水合硝酸镍、0.1molL-1钼酸钠加入到10mL去离子水中搅拌均匀形成溶液A；S2)、将5mg的石墨烯分散于10ml去离子水中超声15min形成溶液B；S3)、将溶液B倒入溶液A中，超声10min后，将混合溶液和预处理后的泡沫镍置于反应釜中，在150℃的条件下进行反应6h，取出，清洗，60℃烘干，得到三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料，记为NiMoO4-G。实施例2将0.03mmolPVP、0.1molL-1六水合硝酸镍、0.1molL-1钼酸钠二水合物溶解于20mL去离子水中，搅拌均匀后，倒入装有预处理泡沫镍的反应釜中，在150℃的条件下，进行反应6h后，取出，用蒸馏水冲洗，60℃烘干，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于镍锌电池的三维NiMoO4‑石墨烯复合纳米材料的合成方法，其特征在于：所述的方法以PVP、镍源、钼酸盐为原料，具体包括以下步骤：S1)、将一定量的PVP、镍源、钼源加入去离子水中搅拌均匀形成溶液A；S2)、将一定量石墨烯分散于去离子水中超声10‑20min形成溶液B；S3)、将溶液B倒入溶液A中，超声10‑20min后得到前驱体溶液，将前驱体溶液和预处理后的泡沫镍置于反应釜中，在100‑200℃的条件下进行反应4‑8h，取出，清洗，烘干，得到三维NiMoO4‑石墨烯复合纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，其特征在于：所述的方法以PVP、镍源、钼酸盐为原料，具体包括以下步骤：S1)、将一定量的PVP、镍源、钼源加入去离子水中搅拌均匀形成溶液A；S2)、将一定量石墨烯分散于去离子水中超声10-20min形成溶液B；S3)、将溶液B倒入溶液A中，超声10-20min后得到前驱体溶液，将前驱体溶液和预处理后的泡沫镍置于反应釜中，在100-200℃的条件下进行反应4-8h，取出，清洗，烘干，得到三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，其特征在于：所述的镍源为六水合硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍、的一种或多种的混合。3.根据权利要求3所述的一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，其特征在于：所述的镍源的浓度为0.05-0.2molL-1。4.根据权利要求3所述的一种用于镍锌电池的三维NiMoO4-石墨烯复合纳米材料的合成方法，其特征在于：所述镍源为六水合硝酸镍，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锡洪，郑惠民，周丽君，安昫，梁浩东，李卓异，
申请(专利权)人：中山市华舜科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44