一种核壳结构NiCo-LDH@SiO2/C复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种核壳结构NiCo

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于超级电容器领域，具体涉及一种核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二十一世纪最大的挑战之一，无疑是能源储存。为了缓解能源危机，许多替代技术已经出现。这些技术的主要目的是减少化石燃料消耗造成的温室气体污染。其中一种可选方案是设计高功率密度、长循环寿命、快速充放电的电子储能器件以通过清洁和安全的电化学储能方式去减少污染。我们或许可以通过应用超级电容器、电池、燃料电池和其他储能设备来更好地攻克这一难关。其中，赝电容器作为超级电容器的一个分支，被看作是一种良好的储能器件，它们依靠快速可逆的法拉第电荷转移反应，能够提供了足够大的能量和功率密度。
[0003]在过去的几十年里，赝电容器作为有前途的固定能量存储的候选者被广泛研究，例如将可再生能源整合到电网中。赝电容器的电化学性能由电极材料决定，常用的电极材料为：层状双金属氢氧化物、导电聚合物和过渡金属氧化物。特别地，层状双金属氢氧化物材料是通过电荷载流子嵌入到电极的主体中而具有嵌入赝电容，因此它的高理论电容引起了极大的关注。但是，由于具有较低的本征电导率，限制了快速电子传输速率，进而导致倍率性能低下；另外，在实际生产中由于较弱的结构稳定性，导致在进行电化学反应过程中极易发生界面的不规则团聚现象，从而导致体积膨胀过快，出现材料粉化甚至掉落的现象，使得赝电容器在进行充放电过程中容量保持率降低，稳定性能变差，从而导致导电性能下降。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，在预定温度下，将邻苯二甲醛溶于去离子水中，搅拌得到溶液A；步骤S2，将3
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氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液A中，搅拌反应，离心分离，洗涤，冻干得固体B；步骤S3，在惰性气体氛围下，煅烧固体B，得无定形SiO2/C多孔空心结构材料；步骤S4，将无定形SiO2/C多孔空心结构材料和盐酸多巴胺溶于去离子水中，搅拌反应，离心分离，洗涤，烘干得固体C；步骤S5，将固体C、六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、尿素溶于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，搅拌后进行水热反应，离心分离，洗涤，烘干即得核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料。
[0007]本专利技术提供的核壳结构NiCo
‑
LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S1中预定温度为80
‑
90℃，邻苯二甲醛的浓度为3.3
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7.5g/L，搅拌的时间为10
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12h。
[0008]本专利技术提供的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S2中3
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氨丙基三乙氧基硅烷与溶液A的体积比为(1
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1.5)：(40
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60)，搅拌反应的时间为0.5
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2h，冻干的温度为
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48～
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45℃，时间为24
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48h。
[0009]本专利技术提供的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S3中煅烧的温度为800
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900℃，时间为2
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3h。
[0010]本专利技术提供的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S4中无定形SiO2/C多孔空心结构材料的浓度为0.8
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2.5g/L，盐酸多巴胺的浓度为3.3
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7.5g/L，搅拌反应的时间为24
‑
48h。
[0011]本专利技术提供的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S5中混合溶液中去离子水与无水乙醇的体积比为1:1，六水合硝酸钴与六水合硝酸镍的质量比为2:1，固体C的浓度为0.3
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1.25g/L，六水合硝酸钴的浓度0.7
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2.9g/L，尿素的浓度为0.9
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3.6g/L，搅拌的时间为12
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24h，水热反应的温度为90
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100℃，时间为9
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10h。
[0012]本专利技术还提供了一种核壳结构NiCo
‑
LDH@SiO2/C复合材料，其特征在于，采用上述核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法制备得到。
[0013]本专利技术还提供了一种上述核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料在超级电容器中的应用。
[0014]本专利技术提供的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料在超级电容器中的应用，还具有这样的技术特征，该应用包括在赝电容器中的应用。
[0015]专利技术的作用与效果
[0016]由于本专利技术的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，在预定温度下，将邻苯二甲醛溶于去离子水中，搅拌得到溶液A；步骤S2，将3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入溶液A中，搅拌反应，离心分离，洗涤，冻干得固体B；步骤S3，在惰性气体氛围下，煅烧固体B，得无定形SiO2/C多孔空心结构材料；步骤S4，将无定形SiO2/C多孔空心结构材料和盐酸多巴胺溶于去离子水中，搅拌反应，离心分离，洗涤，烘干得固体C；步骤S5，将固体C、六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、尿素溶于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，搅拌后进行水热反应，离心分离，洗涤，烘干得到核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料。
[0017]本专利技术通过上述制备方法合成了核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料，增大了晶格的层间距，确保了OH
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快速嵌入晶格中，增加离子的传输速度；NiCo
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LDH单晶纳米线和无定形SiO2/C多孔空心结构之间的协同效应有利于界面电荷转移，加快电子传输速度，提高了倍率性能，从而增强了器件的赝电容容量，进而提高超级电容器的能量密度和功率密度；三维核壳结构提高了材料的比表面积，使电解液与电极材料更好地接触，提供了更多的活性位点。
[0018]因此，与现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，在预定温度下，将邻苯二甲醛溶于去离子水中，搅拌得到溶液A；步骤S2，将3
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氨丙基三乙氧基硅烷加入所述溶液A中，搅拌反应，离心分离，洗涤，冻干得固体B；步骤S3，在惰性气体氛围下，煅烧所述固体B，得无定形SiO2/C多孔空心结构材料；步骤S4，将所述无定形SiO2/C多孔空心结构材料和盐酸多巴胺溶于去离子水中，搅拌反应，离心分离，洗涤，烘干得固体C；步骤S5，将所述固体C、六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、尿素溶于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，搅拌后进行水热反应，离心分离，洗涤，烘干即得所述核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料。2.根据权利要求1所述的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，其特征在于，其中，步骤S1中所述预定温度为80
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90℃，所述邻苯二甲醛的浓度为3.3
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7.5g/L，所述搅拌的时间为10
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12h。3.根据权利要求1所述的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，其特征在于，其中，步骤S2中所述3
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氨丙基三乙氧基硅烷与所述溶液A的体积比为(1
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1.5)：(40
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60)，所述搅拌反应的时间为0.5
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2h，所述冻干的温度为
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48～
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45℃，时间为24
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48h。4.根据权利要求1所述的核壳结构NiCo
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LDH@SiO2/C复合材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝亮，尹宝熠，王晨，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
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