一种Ni(OH)制造技术

本发明专利技术公开了一种Ni(OH)

A kind of Ni (OH)

【技术实现步骤摘要】
一种Ni(OH)2石墨烯复合材料及制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种Ni(OH)2石墨烯复合材料，尤其涉及一种大面积Ni(OH)2纳米片平铺在多层石墨烯表面复合材料及其制备方法，所制备的复合材料在超级电容器方面具有良好的应用价值。
技术介绍
片状Ni(OH)2作为超级电容器电极材料时，能够提供很高的膺电容，因而成为目前超级电容器研究的主要方向。然而，Ni(OH)2本身的电导率低、容易团聚等特点使其不能单独使用。与其它高导电材料制备成复合材料成为目前主要的技术途径。其中，石墨烯具有优良的导电性能和大的比表面积，从而可以作为Ni(OH)2的复合基底。目前在制备Ni(OH)2与石墨烯复合材料时，石墨烯采用Hummer方法或改进的Hummer方法制备，其过程为都将石墨氧化后剥离制成氧化石墨烯。氧化石墨烯制备过程复杂，制备成本高，并且碳环受到破坏导致电导率低，产业化成本高。而在制备Ni(OH)2纳米片与石墨烯复合材料时，Ni(OH)2片与氧化石墨烯之间通过氧分子采用共价键结合的方式进行原位复合，在石墨烯表面的形貌和排列方式很难控制。也有的复合材料采用先制备Ni(OH)2后与石墨烯进行超声共混，通过石墨烯表面的负电荷吸引Ni(OH)2片沉积到其表面，这种方式同样很难获得非常均匀分布的Ni(OH)2片与石墨烯的复合材料。本课题组之前已经公布了一种在多层石墨烯表面垂直生长的Ni(OH)2纳米片，可以提供更高的比容量；然而其不能够满足复合材料在某些领域的性能。因此，本专利技术公布一种平行于多层石墨烯表面的大尺寸Ni(OH)2纳米片，与之前公开的垂直生长的Ni(OH)2纳米片微结构完全不同，能够提供更好的倍率特性，并且可以在柔性超级电容器上发挥更好的性能。Ni(OH)2在石墨烯表面的分布与自身的微观结构对性能影响很大。因此，需要对复合材料的Ni(OH)2的微观结构及与石墨烯之间的结合和分布进行控制。其中，Ni(OH)2纳米片平铺在石墨烯表面的复合结构具有Ni(OH)2平铺于多层石墨烯表面可以最大限度的缩短电子在Ni(OH)2中的移动距离，因而提高了超级电容器的倍率特性。并且由于Ni(OH)2与多层石墨烯具有非常大的接触面积，因此，Ni(OH)2不易从石墨烯表面掉落，提高了超级电容器的稳定性。Ni(OH)2可以与石墨烯同时发生变形，因而更适合用于柔性超级电容器的电极材料。目前这种结构的复合材料制备还没有报道。已有的报道是在氧化石墨烯表面获得了二维方向上尺寸小的Ni(OH)2片，Ni(OH)2片在石墨烯上有堆积现象，Ni(OH)2片与石墨烯之间的接触不是很紧密等缺点。故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提出一种Ni(OH)2石墨烯复合材料及其制备方法，与传统的在氧化石墨烯上制备Ni(OH)2纳米片的方法完全不同，使镍离子形成络合物，通过多层石墨烯的分子力作用吸附到多层石墨烯表面并生长为Ni(OH)2大面积的纳米片；同时，通过混合无机、有机溶剂浓度的控制使多层石墨烯表面与反应液之间形成合适的固液界面能和表面张力。通过镍离子、尿素的浓度和加热温度的配合使Ni(OH)2在多层石墨烯表面生长出大尺寸的Ni(OH)2片。本专利技术制备的这种复合材料尚未报道过，由于其独特的微观结构将在柔性超级电容器上将会有潜在的应用。为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种Ni(OH)2石墨烯复合材料，大面积Ni(OH)2纳米片平铺于多层石墨烯表面，该纳米片的厚度小于5nm。作为进一步的改进方案，该纳米片的二维尺寸方向大于400nm。作为进一步的改进方案，多层石墨烯采用超声法制备得到以使其表面不含氧官能基团。采用超声法制备的多层石墨烯表面光滑，缺陷少，表面没有含氧官能基团，从而使Ni(OH)2在二维平面方向生长的阻力小，从而能生长成大面积的Ni(OH)2纳米片。本专利技术还公开了一种Ni(OH)2石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：量取体积比为2:2的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)和蒸馏水。步骤S2：加入膨胀石墨，超声振荡4.5小时，得到多层石墨烯溶液；加入蒸馏水，使DMF和蒸馏水的比例达到2:8。所有加入的DMF和水体积总和作为混合溶剂，作为各添加物质的浓度计算。其中多层石墨烯的浓度为2mg/ml。步骤S3：在多层石墨烯溶液中加入尿素和六水氯化镍，其中，尿素质量浓度为3～4mg/mL，而六水氯化镍质量浓度为3～5mg/mL；将混合溶液搅拌10分钟后，倒入水热反应釜，在150℃温度下保温2小时后冷却至室温；步骤S4：取出产物，用酒精离心清洗3次，再用水离心清洗3次，清洗后的产物在干燥箱中以60℃干燥24小时，得到多层石墨烯表面平铺Ni(OH)2纳米片复合材料。在上述技术方案中，通过镍离子浓度、尿素浓度和加热温度、DMF和H2O的配比使Ni(OH)2在多层石墨烯表面形成平铺的、厚度薄、二维方向尺寸大的Ni(OH)2纳米片；同时，DMF和蒸馏水的总体积比为2:8，该比例适合Ni(OH)2沿着多层石墨烯表面生长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过水和DMF混合溶剂合适的配比，使多层石墨烯表面与反应液之间形成合适的界面能，使Ni(OH)2在多层石墨烯表面沿着多层石墨烯表面方向生长；同时，通过镍离子浓度、尿素浓度和加热温度及DMF和H2O的配比有利于Ni(OH)2片在多层石墨烯表面形成厚度薄、二维方向面积大。(2)Ni(OH)2平铺于多层石墨烯表面可以最大限度的缩短电子在Ni(OH)2中的移动距离，因而提高了超级电容器的倍率特性。并且由于Ni(OH)2与多层石墨烯具有非常大的接触面积，因此，Ni(OH)2不易从石墨烯表面掉落，提高了超级电容器的稳定性。Ni(OH)2可以与石墨烯同时发生变形，因而更适合用于柔性超级电容器的电极材料。(3)本专利技术通过多层石墨烯的分子力吸附络合物来沉积Ni(OH)2。无需要在石墨烯表面引入含氧官能团来制备Ni(OH)2纳米片。(4)本专利技术采用超声剥离的多层石墨烯为基底粉末，由于多层石墨烯表面没有缺陷及其它官能团，因此，Ni(OH)2在表面平铺生长的阻力小，可以平铺生长出更大尺寸的Ni(OH)2纳米片。同时，超声剥离的多层石墨烯制备成本更低，易于产业化。附图说明图1为本专利技术复合材料示意图；图2为本专利技术实施例复合材料的典型扫描电子显微镜图,右图为左图方框中的放大图；图3为本专利技术实施例复合材料典型XRD图；图4为本专利技术制备的复合材料在不同扫描速度下的典型CV曲线；图5为本专利技术制备的复合材料在不同扫描速度下的典型倍率性能曲线；图6为本专利技术制备的复合材料在4A/g电流密度下的典型循环性能曲线。图7为本专利技术制备方法的示意图。如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni(OH)

【技术特征摘要】
1.一种Ni(OH)2石墨烯复合材料，其特征在于，大面积Ni(OH)2纳米片平铺于多层石墨烯表面，该纳米片的厚度小于5nm。


2.根据权利要求1所述的Ni(OH)2石墨烯复合材料，其特征在于，该纳米片的二维尺寸方向大于400nm。


3.根据权利要求1或2所述的Ni(OH)2石墨烯复合材料，其特征在于，多层石墨烯采用超声法制备得到以使其表面不含氧官能基团。


4.一种Ni(OH)2石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：量取体积比为2:2的DMF和蒸馏水，其中，DMF为N,N-二...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军明，杨成明，胡振明，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33