一种氢氧化物电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氢氧化物电极及其制备方法。该氢氧化物电极的制备方法包括以下步骤：将草酸镍电极置于浸泡液中4

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化物电极及其制备方法


[0001]本专利技术属于电极材料领域，具体涉及一种氢氧化物电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]现代社会进入了一个飞速发展的时期，世界经济水平蓬勃发展，新时代人们的生活质量日益提升，但接踵而来的就是能源消耗问题。化石类燃料被过度消耗，近几年来碳排放量严重超标，因此多功能便携式的电子设备、家用电器、可再生能源发电设施(如太阳能和风能发电)等得到广泛应用，电池和电化学电容器受到各种储能设备的青睐。
[0003]电化学电容器又称超级电容器，它是近年来问世的一种新型储能设备，兼具常规电池和电容器技术上的优势。超级电容器是一种新型的储能设备，比传统的充电电池拥有更大的功率密度和更长的循环寿命。超级电容器的高性能吸引众多科学家加入其相关研究中来，这是人类面对新型能源需求的新趋势。
[0004]氢氧化镍因其高功率密度、高能量密度和环境友好、来源广泛而被认为是一种非常有前途的赝电容电极材料之一。但其电学性能还有待进一步提高，以适应不断增长的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种氢氧化物电极及其制备方法，具体采用以下的技术方案：
[0006]一种氢氧化物电极的制备方法，包括以下步骤：将草酸镍电极置于浸泡液中4
‑
10h，取出后洗涤至洗涤液为中性，烘干，即得所述氢氧化物电极；所述浸泡液由K2S2O8和NaOH溶于水获得。
[0007]本专利技术通过水热法在镍网表面上原位生长出草酸镍柱状结构，再通过碱转化的方式得到镍的氢氧化物。电化学测试结果表明，所得电极具备较优的电化学性能。本文所采用的电极的制备方法具备操作简便、环境友好、成本更低等优点。另外，不要求额外加入任何的镍源、模板、粘结剂或表面活性剂，从而增大了电极上活性物质的利用率；碱转化后生成的Ni(OH)2纳米片比表面积增大，增多了反应活性位点数量，电极的超电容性能得以提高。
[0008]优选地，所述浸泡液中，K2S2O8、NaOH和水的比例为0.5g：2.51g：30mL。
[0009]优选地，所述草酸镍电极由泡沫镍网水热法制得。具体是：将泡沫镍网置于草酸溶液中，于120℃条件下反应2
‑
8h，取出后洗涤至洗涤液为中性，烘干，即得所述草酸镍电极。
[0010]优选地，草酸溶液的浓度为4.5
×
10
‑3mol/L。
[0011]优选地，制备所述草酸镍电极前，对所述泡沫镍网进行预处理，具体为：将所述泡沫镍网浸于1M盐酸溶液中超声15min，每5min更换一次盐酸溶液，然后将泡沫镍网依次浸于水和无水乙醇中分别超声15min，最后取出干燥。
[0012]优选地，在30℃条件下，将草酸镍电极置于浸泡液中。
[0013]本专利技术的有益效果为：本专利技术的方法操作简单、经济、环保，无需粘结剂、无导电
剂。制得的Ni(OH)2纳米片状电极材料表现出优异的性能，在电流密度为2mA/cm2下测得比电容达4878mF/cm2。本专利技术方法同样可适用于以泡沫镍为基底的其他电极材料，为相关电极材料的制备提供参考价值，为其作电化学电容器的活性电极提供了巨大的潜力。
附图说明
[0014]图1所示为浸泡前后电极表面的SEM图：(a)浸泡前；(b)和(c)浸泡后；
[0015]图2所示为镍的氢氧化物电极的XRD图和镍氢氧化物电极的元素分布图；
[0016]图3所示为在NaOH+K2S2O8混合溶液中浸泡不同时间所得电极的电化学性能对比图：(a)10mV/s扫速下的CV曲线图；(b)电流密度为2mA/cm2的充放电曲线；(c)不同电流密度下的电容量对比图；(d)电极的Nyquist点图。性能最优条件的电化学性能对比图：(e)不同扫速下的CV曲线图；(f)不同电流密度下的充放电曲线；
[0017]图4(a)为分别在NaOH+K2S2O8溶液、NaOH溶液、K2S2O8溶液中浸泡6h，所得电极的CV曲线对比图；图4(b)为电流密度2mA/cm2时的电极充放电曲线对比图；图4(c)为不同电流密度下的各浸泡溶液的电容量对比图；图4(d)为在NaOH溶液、K2S2O8溶液、NaOH+K2S2O8溶液中所得电极的Nyquist图。
具体实施方式
[0018]以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。
[0019]实施例1：
[0020](1)泡沫镍的预处理：剪取1cm
×
1cm
×
0.5mm的多孔泡沫镍，用1M稀盐酸超声15min，每5min换一次溶液，除去镍网表面的氧化层，再用去离子水和无水乙醇重复上述操作，最后将处理好的泡沫镍网放入60℃烘箱中2h烘干备用。
[0021](2)水热法制备草酸镍电极：称量0.1418g H2C2O4˙
2H2O固体，配制250mL浓度为4.5
×
10
‑3mol/L的草酸溶液。将处理后的泡沫镍网置于聚四氟乙烯支架中固定于反应釜底部，量取35mL草酸溶液加入反应釜中，反应釜密封后于120℃烘箱中2～8h进行水热反应。反应结束后关闭烘箱，冷却至室温后取出镍网，用去离子水进行浸洗至洗出液为中性，然后将镍网放入60℃烘箱中烘干，即制备出草酸镍电极。
[0022](3)原位碱转化制备氢氧化镍电极：在30mL去离子水中加入0.5g K2S2O8固体和2.51g NaOH固体。搅拌使溶液混合均匀。再将草酸镍电极置于混合液中，在30℃下分别进行浸泡4、6、8、10h，可以观察到镍网表面由浅绿色变成黑色。浸泡完毕后用去离子水清洗至洗涤液为中性。于60℃烘箱中烘2h，得到氢氧化镍电极。
[0023]实施例2：
[0024]对实施例1制备过程中及最后制得的产物进行相关检测，其结果如图1
‑
4所示。
[0025]如图1所示，为了分析浸泡对电极材料形貌的影响，本实验将浸泡前后的电极进行了扫描电子显微镜测试(SEM)。图1(a)是浸泡之前电极表面的SEM图，由图可知，所生长的草酸镍前驱体晶体呈柱形结构，表面较光滑，颗粒整体较大，大小分布不均匀。图1(b)是浸泡后电极材料在相同放大倍数下的SEM图，可以看出颗粒仍然保持柱状结构，但是粒径明显减小，分布均匀度上升，晶体表面变的粗糙，这可能是在浸泡过程中晶体表面被腐蚀并发生了
部分溶解。为了更清晰的观察到颗粒表面特征，将红框区域进一步放大[图1(c)]，可以看出颗粒表面堆积有纳米片状结构，这可能是在浸泡时，晶体经历溶解再结晶过程，可能形成了NiC2O4@镍的氢氧化物核壳结构。新生成的片层状结构使得活性物质比表面积增大，活性位点数增加，有利于电极电化学性能的提升。
[0026]如图2所示，在2θ＝44.8
°
、52.1
°
和76.6
°
处的衍射峰归属于泡沫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢氧化物电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将草酸镍电极置于浸泡液中4
‑
10h，取出后洗涤至洗涤液为中性，烘干，即得所述氢氧化物电极；所述浸泡液由K2S2O8和NaOH溶于水获得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡液中，K2S2O8、NaOH和水的比例为0.5g：2.51g：30mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述草酸镍电极由泡沫镍网水热法制得。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述草酸镍电极的制备过程如下：将泡沫镍网置于草酸溶液中，于120℃条件下反应2
‑
8h，取出后洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：董瑞婷，罗涛朋，
申请(专利权)人：南昌师范学院，
类型：发明
国别省市：