本发明专利技术涉及一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，包括：（1）清洗镍网；（2）配制含有Ni2+的前驱体水溶液，然后在上述含有Ni2+的前驱体水溶液中，加入氨水，搅拌获得前躯体生长的反应混合溶液；（3）将洗净的镍网的一端固定，另一端浸入上述反应混合溶液中，在磁力搅拌下反应；反应完成后，自然冷却至室温，分别用乙醇、水冲洗后干燥，最后热处理，得到多孔NiO分级结构材料；（4）在电极槽内以上述多孔NiO分级结构材料作为工作电极，并接上对电极和参比电极于室温下进行电沉积，最后洗涤、干燥，即得。本发明专利技术工艺简单、经济，生产效率；本发明专利技术的核壳杂化分级结构材料电化学性质优异，应用前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化物/氢氧化物纳米材料的制备领域，特别涉及一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法。
技术介绍
日益紧迫的能源紧缺极大地促进了人们对可再生能源(风能、太阳能、潮汐能等)的开发与利用，然而这些可再生能源均具有一个显而易见的缺点，即只能间歇性地供应能量。因此研发能量转化与贮存的装置将间歇性的可再生能源转换为可连续性供应的能源，成为解决能源问题的有效途径之一。电化学电容器作为一种新型储能器件，具有比传统电容器大得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，并且集能量密度高、功率密度高、循环寿命长、充电时间短和贮存周期长等优点于一身，在汽车、电力、铁路、通讯、国防、消费型电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场前景，因此引起了国内外科学家的广泛兴趣。 众所周知，应用于超级电容器的电极材料可分为三类过渡金属化合物、炭质材料和导电聚合物(Liu et al, Advanced Materials, 2011,18，2076)。在这些材料中，过渡金属(Ni、Co、Mn、Fe、Ru)氧化物/氢氧化物纳米材料由于既存在氧化还原反应同时又可以提供大的比表面积，因此可以获得非常大的比电容，故而被认为是最具吸引力的选择。但是单一过渡金属氧化物/氢氧化物纳米材料一般只能在较低的充放电强度下进行，并且由于单一活性物质的密集堆积在总活性物质中仅有部分实现了大比电容和高循环稳定性的电化学性能，从而使得能量和功率密度均较低。为了实现这些物质大比电容性质的开发，将不同活性物质杂化获得异质结构进而实现优秀的电化学性能成为近年来研究人员关注的焦点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，该方法操作简单，不需要复杂设备，成本低廉，所制得的电化学性能优异的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料形貌规整、分布均匀。本专利技术的一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，包括(I)将镍网分别用盐酸水溶液、丙酮、水各洗涤5_30min，目的在于获得去除表面杂质的镍网，得到洗净的镍网；(2)配制含有Ni2+的前驱体水溶液，目的在于获得反应溶液；在上述含有Ni2+的前驱体水溶液中，加入氨水，搅拌5-20分钟，获得前躯体生长的反应混合溶液；(3)将步骤(I)得到的洗净的镍网的一端固定，另一端浸入上述反应混合溶液中，在磁力搅拌下反应，目的在于获得适宜前躯体生长的化学浴沉积条件；反应完成后，自然冷却至室温，分别用乙醇、水冲洗1-3次，然后于60-80° C下干燥3-5小时，最后热处理，得到多孔NiO分级结构材料；(4)在电极槽内以上述多孔NiO分级结构材料作为工作电极，并接上对电极和参比电极于室温下进行电沉积，然后将所得的产物洗涤，最后于60-80° C下干燥3-5小时，即得到三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料。步骤(I)中所述的盐酸水溶液的浓度为3-8mol/L ;所述的洗涤具体操作为未加机械力(如静置)、震荡和超声洗涤。步骤(2)中所述的含有Ni2+的前驱体水溶液中Ni2+的浓度为O. 05-0. 3mol/L。步骤(2)中所述的含有Ni2+的前驱体水溶液与氨水的体积比为30 :0. 5-3，其中氨水的质量浓度为25-28%。步骤(3)中所述的反应的温度为30-80° C，时间为1_5小时。 步骤(3)中的所述热处理的温度为450-500° C，时间为2_10小时。步骤(4 )中所述的电沉积的溶液为12mL Mn (Ac) 2 ·4H20或MnSO4水溶液、12mLNH4Ac水溶液、36mL DMF-水或DMSO-水混合溶液。步骤(4)中所述的电沉积的时间为O. 1-3小时，电沉积的电位为O. 60-0. 95V。上述的Mn (Ac) 2 · 4H20或MnSO4的水溶液的浓度为O. 01-0. 04mol/L, NH4Ac水溶液的浓度为O. 02-0. 08mol/L ；DMF-水混合溶液中DMF与水的体积比为O. 09-0. 28:1,DMSO-水混合溶液中DMSO与水的体积比为O. 09-0. 28: I。步骤(4)中所得到的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料是微纳米级分级结构。使用电化学测试仪器在-O. 05-0. 55V电位窗口下，于LiOH溶液中对本专利技术得到的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料进行电化学测试，结果表明测试表明该电极材料循环5000圈比电容保持率为105. 7%，增加10倍电流密度冲击时比电容保持率为64. 7%，并且具有优秀的比电容和功率及能量密度。本专利技术所要解决的技术问题是，在化学浴沉积和电沉积合成技术条件下，实现精确、温和、高效制备电化学性能优异的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的方法并且实现了高比电容、高强电流冲击保持率、高能量密度和高功率密度以及高循环稳定性的电容器材料的开发。本专利技术采用两步法化学浴沉积和电沉积合成技术，首先通过调配特定的反应溶液，将经过清洗的镍网垂直浸入并悬浮于到反应烧杯内部，在一定温度的条件下，化学浴沉积反应一段时间，并将所得产物洗涤干燥退火备用。其次将上一步所得产物在三电极体系下电沉积制备出三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料。本专利技术使用简单、温和而又高效的实验装置与方法即可制备三维NiOOMnOOH核壳杂化分级结构材料。该方法具有所需原材料易得、低毒、价格低廉，操作过程简便、环境友好等优点，并且可以大规模制备，因此为能量转化与贮存领域提供了一种新材料。有益效果(I)本专利技术的制备方法操作简单，不需要复杂设备，成本低廉；(2)本专利技术所制得的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料形貌规整、分布均匀；(3)本专利技术所制得的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料具有核壳杂化结构和分级的特征，能够综合利用并最优化NiO和MnOOH的优点，电化学性能优异；(4)本专利技术的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料具有新型的结构和优异的电化学性能，在超级电容器、锂离子电池材料等方面应用前景广阔。附图说明图I为本专利技术中制备的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的低倍扫描电镜图片;图2为本专利技术中制备的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的高倍扫描电镜图片;图3为本专利技术中制备的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的XPS (X射线光电子能谱)图谱；图4为本专利技术中制备的三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的循环伏安图谱。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明，本发 明而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样适用于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I(I)将镍网分别按顺序用3mol/L盐酸、丙酮、水洗涤各15min ；(2)用七水合硫酸镍和水配制O. 05mol/L绿色NiSO4前驱体水溶液；(3)在50ml的烧杯中装入约30mL的NiSO4前驱体溶液，加入O. 5mL质量浓度28%的氨水，搅拌10分钟；(4)将洗净的镍网一端固定，另一端浸入混合溶液中并且将整个装置置于磁力搅拌器下搅拌，35° C下反应5小时；(5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三维NiO？MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，包括：（1）将镍网分别用盐酸水溶液、丙酮、水各洗涤5？30min，得到洗净的镍网；（2）配制含有Ni2+的前驱体水溶液，然后在上述含有Ni2+的前驱体水溶液中，加入氨水，搅拌5？20分钟，获得前躯体生长的反应混合溶液；（3）将步骤（1）得到的洗净的镍网的一端固定，另一端浸入上述反应混合溶液中，在磁力搅拌下反应；反应完成后，自然冷却至室温，分别用乙醇、水冲洗1？3次，然后于60？80°C下干燥3？5小时，最后热处理，得到多孔NiO分级结构材料；（4）在电极槽内以上述多孔NiO分级结构材料作为工作电极，并接上对电极和参比电极于室温下进行电沉积，然后将所得的产物洗涤，最后于60？80°C下干燥3？5小时，即得到三维NiO？MnOOH核壳杂化分级结构材料。
【技术特征摘要】
1.一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，包括 (1)将镍网分别用盐酸水溶液、丙酮、水各洗涤5-30min，得到洗净的镍网； (2)配制含有Ni2+的前驱体水溶液，然后在上述含有Ni2+的前驱体水溶液中，加入氨水，搅拌5-20分钟，获得前躯体生长的反应混合溶液； (3)将步骤(I)得到的洗净的镍网的一端固定，另一端浸入上述反应混合溶液中，在磁力搅拌下反应；反应完成后，自然冷却至室温，分别用乙醇、水冲洗1-3次，然后于60-80° C下干燥3-5小时，最后热处理，得到多孔NiO分级结构材料； (4)在电极槽内以上述多孔NiO分级结构材料作为工作电极，并接上对电极和参比电极于室温下进行电沉积，然后将所得的产物洗涤，最后于60-80° C下干燥3-5小时，即得到三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料。2.根据权利要求I所述的一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的盐酸水溶液的浓度为3-8mol/L ;所述的洗涤具体操作为未加机械力、震荡和超声洗涤。3.根据权利要求I所述的一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的含有Ni2+的前驱体水溶液中Ni2+的浓度为O. 05-0. 3mol/L。4.根据权利要求I所述的一种三维NiO-MnOOH核壳杂化分级结构材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的含有Ni2+的前驱体水溶液与氨水的体积比为30 :0. 5-3，其中氨水的质量浓度为25-28%。5...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊青，孙建庆，赵薇薇，李文尧，刘倩，李高，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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