一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料及其制备方法。该方法包括：采用磁力搅拌的方法将六水合硝酸镍、三水合硝酸铜和聚乙烯吡咯烷酮均匀的分散到乙醇和N,N

【技术实现步骤摘要】
一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超级电容器
，且特别涉及一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代科技的日益发展，在生产生活中人们对能源的需求也越来越大，常见的电子产品(如电脑、手机等)或者交通工具汽车等都需要消耗能源。但是，传统的蓄电池在低温环境下性能会变得很差，从而会影响电子产品的使用质量。超级电容器又称为电化学电容器，其具有很宽的温度适用范围、快速充放电性能、高功率密度、长循环寿命和高度可逆性等众多优点，其可弥补电池和传统电容器等设备的不足，因而引起了学术界、工业界的广泛关注。
[0003]电极材料是提升超级电容器性能的关键，开发具有高比容率、高稳定性和高倍率性能的电极材料是研究超级电容器的重中之重。过渡金属氧化物因其高的理论电容而备受关注，但是单金属氧化物导电性较差,且在反应过程中易发生体积变化，从而削弱超级电容器的倍率性能和循环寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料，此电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性以及优良的导电性能，因此可用于制作超级电容器的电极材料。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料的制备方法，该方法操作简单且参数可控，适用于工业化大规模生产。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]本专利技术提出一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、分别将六水合硝酸镍、三水合硝酸铜和聚乙烯吡咯烷酮分散到乙醇和N,N
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二甲基甲酰胺的混合溶液中，磁力搅拌后得到前驱体溶胶；
[0009]S2、将所述前驱体溶胶置于注射器中进行静电纺丝，得到镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维；
[0010]S3、所述镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维烘干后，经高温煅烧得到镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料。
[0011]本专利技术提出一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料，其根据上述制备方法制得。
[0012]本专利技术实施例的镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料及其制备方法的有益效果是：
[0013]本专利技术通过磁力搅拌的方法将六水合硝酸镍、三水合硝酸铜和聚乙烯吡咯烷酮均
匀的分散到乙醇和N,N
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二甲基甲酰胺溶液中，得到前驱体溶胶。然后对前驱体溶胶进行静电纺丝得到镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维毡。最后，将样品经高温煅烧得到镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料。本专利技术的制备方法简单高效且安全环保，通过将具有高导电率和化学稳定性的双金属氧化物应用于电极材料中，使得制得的镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料的电化学性能得到明显的改善，其具有较高的容量、较好的倍率性能以及较稳定的循环性能。
[0014]本专利技术的镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料为框架结构稳定的超细连续纤维，其直径控制在几十到几百纳米，且嵌入到纤维中的镍铜氧化物纳米颗粒分布均匀。通过静电纺丝形成的多孔材料适合液体电解液的浸入,从而有利于电化学电容器中电荷转移过程的进行。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1为采用静电纺丝方法制备镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料的流程图；
[0017]图2为本专利技术实施例1的镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维毡煅烧前的扫描电镜图；
[0018]图3为本专利技术实施例1的镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维毡煅烧后的扫描电镜图；
[0019]图4为分别由实施例1～5的镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料制得的对应电极的恒流充放电曲线图；
[0020]图5为分别由实施例1以及实施例6～10的镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料制得的对应电极的恒流充放电曲线图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0022]下面对本专利技术实施例的镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料及其制备方法进行具体说明。
[0023]本专利技术实施例提供的一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]S1、分别将六水合硝酸镍、三水合硝酸铜和聚乙烯吡咯烷酮分散到乙醇和N,N
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二甲基甲酰胺的混合溶液中，磁力搅拌后得到前驱体溶胶。双金属氧化物中两种金属起到协同作用，从而可以提供更多的化学位，因此，相较于单金属物来说，双金属氧化物具有更高的稳定性。
[0025]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述六水合硝酸镍和所述三水合硝酸铜的质量比为1：0～3。优选地，六水合硝酸镍和三水合硝酸铜的质量比为1：0.25。
[0026]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述六水合硝酸镍和所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：1～4。
[0027]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述乙醇和N,N
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二甲基甲酰胺的质量比为1：1～1.5。
[0028]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述磁力搅拌的时间为6～15h。
[0029]S2、将所述前驱体溶胶置于注射器中进行静电纺丝，得到镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维。静电纺丝技术是指聚合物溶液在高压电场作用下形成纤维的过程。带有电荷的高分子溶液在高压静电场作用下，经喷射、拉伸、劈裂，最终形成纤维状物质固化在收集板上。静电纺丝适用物质范围广、操作简单且成本低。通过调整工艺参数,能够制备各种形貌的纤维材料。其中，通过静电纺丝形成的多孔材料适合于液体电解液的浸入,从而有利于电化学电容器电荷转移过程的进行。
[0030]参照图1所示，进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述注射器与高压直流电源连接，且该注射器针头的直径为0.5～0.9nm，所述注射器针头与接收器的距离为14～20cm。
[0031]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述静电纺丝的外加电压为15～20kV，推注速度为0.2～0.4mL/h。
[0032]S3、所述镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维烘干后，经高温煅烧得到镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料。
[0033]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述高温煅烧的升温速率为2～5℃/min，煅烧温度为300～600℃，保温时间为2～4h。
[0034]本专利技术还提供了一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料，其根据上述制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别将六水合硝酸镍、三水合硝酸铜和聚乙烯吡咯烷酮分散到乙醇和N,N
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二甲基甲酰胺的混合溶液中，磁力搅拌后得到前驱体溶胶；S2、将所述前驱体溶胶置于注射器中进行静电纺丝，得到镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维；S3、所述镍铜氧化物/碳前驱体复合纳米纤维烘干后，经高温煅烧得到镍铜氧化物/碳复合纳米纤维电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸镍和所述三水合硝酸铜的质量比为1：0～3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸镍和所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：1～4。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇和N,N
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二甲基甲酰胺的质量比为1：1～1.5。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程再军，王建明，任治宇，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：