一种Ni-Co-ZIF复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种Ni

【技术实现步骤摘要】
一种Ni
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Co
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ZIF复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种Ni
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Co
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ZIF复合材料及其制备方法与应用，尤其是涉及一种Ni
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Co
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ZIF复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，电子设备越来越普及，因此人们对储能器件的要求也进一步提高。通过发展更为优异的储能设备在理想条件下确实可以解决人们对能源需求和技术发展的需要问题。目前而言，市场上使用的主要储能器件以电池(铅电池、锂电池、金属空气电池、燃料电池以及钠电池、镁电池等)为主导，以电容器为辅助。超级电容器与电池和燃料电池之间的主要区别是超级电容器的循环寿命长、功率密度高，充放电电流大等优势，超级电容器的循环寿命和稳定性很容易超过100万次循环，而电池电极只有在低放电深度充电和放电时才能达到这一水平，而且超级电容器无污染，对环境友好，现在超级电容器是作为电池的补充甚至是替代而存在，因此，超级电容器具有较大的潜力在未来成为主流的储能器件。
[0003]作为超级电容器的组成部分，具有特定结构的电极材料决定了超级电容器的性能。摘要近十年来，过渡金属，尤其是镍、钴、铜、锌元素，以其优异的电化学性能和丰富的天然资源，在储能电极材料的研究与开发中得到了广泛的应用。镍钴化合物作为一种新型的多功能材料近年来受到了越来越多的关注。但是，现有的镍钴化合物的电化学表现不是特别理想，且合成效率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种Ni
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Co
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ZIF复合材料及其制备方法与应用，通过可溶性镍盐与可溶性钴盐与二甲基咪唑通过一步浸泡法合成Ni
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Co
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ZIF复合材料，从而大大的提高了其导电能力。
[0005]传统的双电层超级电容器储能机理是利用物理吸附电荷的原理来储存能量，需要较大的比表面积，而Ni
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Co
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ZIF复合材料属于金属有机框架的一种，天然的存在较大的比表面积，能提供更多的活性位点，然而由于金属有机框架导电性较差，所以本专利技术通过可溶性镍盐与可溶性钴盐与二甲基咪唑通过一步浸泡法合成Ni
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Co
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ZIF复合材料，从而大大的提高了其导电能力。同时Ni
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Co
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ZIF复合材料作为，通过氧化还原反应可以存储和释放更多的电荷以达到高能量密度和高功率密度。由于赝电容性材料的行为依赖于表面或近表面的氧化还原反应，故而其行为是由电荷传输决定的。因此，在实际的实验中很少能得到它们理论上预测的高电容。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本技术方案的第一个目的是保护一种Ni
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Co
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ZIF复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)泡沫镍预处理，备用；
[0009](2)将可溶性镍盐、二甲基咪唑溶于去离子水中，超声分散，使其充分溶解并获得溶液A；
[0010](3)将可溶性钴盐、二甲基咪唑溶于去离子水中，超声分散，使其充分溶解并获得溶液B；
[0011](4)将溶液A和溶液B进行混合，搅拌均匀后得到Ni
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Co
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ZIF溶液；
[0012](5)将步骤(1)中处理后泡沫镍浸泡在Ni
‑
Co
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ZIF溶液中，在室温下进行搅拌、浸泡，以此将Ni
‑
Co
‑
ZIF负载于处理后的泡沫镍之上；
[0013](6)将负载Ni
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Co
‑
ZIF复合材料的泡沫镍使用去离子水和无水乙醇分别清洗，干燥，得到Ni
‑
Co
‑
ZIF复合材料产品。
[0014]进一步地，步骤(1)中，将大小为1厘米*4厘米的泡沫镍利用丙酮、水、无水乙醇分别进行浸泡30分钟，然后分别进行超声15分钟，重复三次后进行烘干备用。
[0015]进一步地，步骤(2)至步骤(3)中，可溶性镍盐为六水合硝酸镍，可溶性钴盐为六水合硝酸钴。
[0016]进一步地，步骤(4)中，可溶性镍盐、可溶性钴盐、二甲基咪唑以及去离子水的质量/体积比为1:(0.8
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1.2):(1.5
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2):(60
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100)ml。
[0017]进一步地，步骤(4)中，可溶性镍盐、可溶性钴盐、二甲基咪唑以及去离子水的摩尔/体积比为1mmol：1mmol：5mmol：(30
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55)mL。
[0018]进一步地，步骤(4)中，步骤(5)中，反应温度为5
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40℃，反应时间为6
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24小时。
[0019]进一步地，步骤(1)和步骤(6)中，干燥方式均为真空干燥，且干燥过程中，温度为55
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65℃，时间为10
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14h。
[0020]本技术方案的第二个目的是保护一种上述方法制备得到的Ni
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Co
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ZIF复合材料。
[0021]本技术方案的第三个目的是保护一种上述的Ni
‑
Co
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ZIF复合材料在超级电容器中的应用。
[0022]进一步地，在室温下进行搅拌、浸泡12小时，将Ni
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Co
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ZIF负载于处理后的泡沫镍之上，将负载Ni
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Co
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ZIF复合材料的泡沫镍使用去离子水和无水乙醇分别清洗3次，将清洗后的泡沫镍置于60℃真空干燥箱下真空干燥12小时，在真空干燥箱中干燥之后直接作为工作电极使用，而不需要进一步制作电极。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优势：
[0024]1)本专利技术通过一步浸泡法法合成了Ni
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Co
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ZIF复合材料，该材料由具有丰富孔结构的纳米结构相互连接而成，该材料具有较大的比表面积，可以提供更多活性位点，同时可以促进电解质的流动扩散，进一步提高材料的电化学性能。
[0025]2)利用本专利技术中的Ni
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Co
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ZIF复合材料由于ZIF化合物的比表面积优于其他活性炭化合物，制备出的工作电极具有较高的能量密度和功率密度，可应用于超级电容器中。
附图说明
[0026]图1为实施例1中制得的Ni
‑
Co
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ZIF复合材料在不同扫速下的CV图。
[0027]图2为实施例1中制得的Ni
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Co
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ZIF复合材料在1A/g电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni
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Co
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ZIF复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)泡沫镍预处理，备用；(2)将可溶性镍盐、二甲基咪唑溶于去离子水中，超声分散，使其充分溶解并获得溶液A；(3)将可溶性钴盐、二甲基咪唑溶于去离子水中，超声分散，使其充分溶解并获得溶液B；(4)将溶液A和溶液B进行混合，搅拌均匀后得到Ni
‑
Co
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ZIF溶液；(5)将步骤(1)中处理后泡沫镍浸泡在Ni
‑
Co
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ZIF溶液中，在室温下进行搅拌、浸泡，以此将Ni
‑
Co
‑
ZIF负载于处理后的泡沫镍之上；(6)将负载Ni
‑
Co
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ZIF复合材料的泡沫镍使用去离子水和无水乙醇分别清洗，干燥，得到Ni
‑
Co
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ZIF复合材料产品。2.根据权利要求1所述的一种Ni
‑
Co
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ZIF复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将大小为1厘米*4厘米的泡沫镍利用丙酮、水、无水乙醇分别进行浸泡30分钟，然后分别进行超声15分钟，重复三次后进行烘干备用。3.根据权利要求1所述的一种Ni
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Co
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ZIF复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)至步骤(3)中，可溶性镍盐为六水合硝酸镍，可溶性钴盐为六水合硝酸钴。4.根据权利要求1所述的一种Ni
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Co
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ZIF复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，可溶性镍盐、可溶性钴盐、二甲基咪唑以及去离子水的质量/体积比为1:(0.8
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1.2):(1.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔺华林，赵玉壮，李梦琰，杨洋，孙彬，任飞鹤，陈亚莉，卢义麟，穆晓银，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：