一种碳包覆α-Ni(OH)2纳米片复合材料的制备及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种碳包覆的α

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆
α
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Ni(OH)2纳米片复合材料的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备领域，特别涉及纳米材料作为超级电容器电极的制备方法。

技术介绍

[0002]超级电容器具有功率能量密度高，即充放电时间短的优点，其缺点是能量密度低。为了克服这个缺点，可以制备具有高比电容的纳米电极材料。在众多金属氧化物中，氢氧化镍理论比容量高达3082 F/g，是一种很有潜力的电极材料。氢氧化镍分为类水滑石α
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Ni(OH)2和类水镁石β
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Ni(OH)2两种结构，相比β
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Ni(OH)2，α
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Ni(OH)2因其具备宽的层间结构，有利于离子扩散，从而具有更高的比电容。作为电极材料，α
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Ni(OH)2的缺点是导电性差和结构不稳定。
[0003]碳材料导电率高，并且机械性能好。因此α
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Ni(OH)2复合碳材料可以进一步提高其比电容。据文献报道，已有的复合方式有：（1）α
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Ni(OH)2生长在碳纳米管上（Journal of Alloys and Compounds 743 (2018) 1
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10.）；（2）α
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Ni(OH)2纳米颗粒复合石墨烯和泡沫镍（Electrochimica Acta 368 (2021) 137589）；（3）α
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Ni(OH)2生长在碳球上，构成核壳结构（Synthetic Metals 270 (2020) 116580）。它们均展示出优于单独α
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Ni(OH)2纳米片的比电容。但是碳纳米管和石墨烯成本较高，构筑碳球@α
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Ni(OH)2核壳结构工艺繁琐，这些对阻碍了工业吨级量产α
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Ni(OH)2复合碳材料的生产和市场应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，提供简单易得的碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片电极材料制备方法。
[0005]该方法的原材料易得，制备工艺为简单的一步共沉淀法，该方法适合大规模生产。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括以下步骤：步骤一：取0.1
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3g的镍源，1
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6ml高碳链醛和0.1
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8g沉淀剂加入到5
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60ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二：将分散液在温度为120
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160℃的空气环境下反应2
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12h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干燥5h，获得碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片材料；所述镍源包括：乙酸镍和碳酸镍中任意一种。
[0006]所述高碳链包括：戊二醛、柠檬醛和庚醛中任意一种。
[0007]所述沉淀剂包括：三甲胺、KOH和LiOH。
[0008]本专利技术具有如下的显著效果：（1）本专利技术提供了一种简单且易放量生产碳包覆α
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Ni(OH)2纳米片材料的制备方法，即通过简单一步共沉淀法制备。制备方法简单易操作，不需要特殊的设备，成本低廉且适于大规模制备，可以满足实际应用的需求；
（2）本专利技术所需的碳源相比于碳纳米管和石墨烯等廉价易得，戊二醛等醛类化工产业量大且价格低廉，利用本方法制备出的碳包覆α
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Ni(OH)2纳米片材料作为超电电极材料显示出良好的电化学性能。
附图说明
[0009]图1为实施例1和2中制备的碳包覆α
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Ni(OH)2纳米片的X射线粉末衍射谱图。
[0010]图2为实施例4和4中制备的碳包覆α
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Ni(OH)2纳米片的扫描电镜图。
[0011]图3为实施例1和4中制备的碳包覆α
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Ni(OH)2纳米片的透射电镜图。
[0012]图4为实施例4中制备的碳包覆α
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Ni(OH)2纳米片作为超级电容器电极材料的充电性能图。
具体实施方式
[0013]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0014]参见附图，本专利技术为碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片电极材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤一、原料混合取0.1
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3g的镍源，1
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6ml高碳链醛和0.1
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8g沉淀剂加入到5
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60ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二、共沉淀法制备将分散液在温度为120
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160℃的空气环境下反应2
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12h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干燥5h，获得碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片材料；所述镍源包括：乙酸镍和碳酸镍中任意一种。
[0015]所述高碳链包括：戊二醛、柠檬醛和庚醛中任意一种。
[0016]所述沉淀剂包括：三甲胺、KOH和LiOH。
[0017]实施例1 采用本方法制备碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片步骤一：取0.1g的乙酸镍，1ml戊二醛，0.1g三甲胺加入到5ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二：将分散液在温度为120℃的空气环境下反应12h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干燥5h，获得碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片材料；实施例2 采用本方法制备碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片步骤一：取0.8g的碳酸镍，2ml戊二醛，0.5g KOH加入到20ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二：将分散液在温度为130℃的空气环境下反应10h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干燥5h，获得碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片材料；实施例3 采用本方法制备碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片步骤一：取1.5g的乙酸镍，4ml柠檬醛和5g LiOH加入到40ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二：将分散液在温度为140℃的空气环境下反应5h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干燥5h，获得碳包覆钴掺杂的α
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Ni(OH)2纳米片
材料；实施例4 采用本方法制备碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片步骤一：取3g的碳酸镍，6ml庚醛和 8gKOH加入到60ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二：将分散液在温度为160℃的空气环境下反应2h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干燥5h，获得碳包覆钴掺杂的α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳包覆的α
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Ni(OH)2纳米片的制备方法，其特征在于，包括：步骤一、原料混合：取0.1
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3g的镍源，1
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6ml高碳链醛和0.1
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8g沉淀剂加入到5
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60ml水中，将混合物放入搅拌0.5h，获得分散液；步骤二、共沉淀法制备：将分散液在温度为120
‑
160℃的空气环境下反应2
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12h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3次，然后进行60℃干...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClC零一G五三零四，
申请(专利权)人：陕西则明未来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：