[发明专利]超级电容器电极材料Zn掺杂NiCo2O4复合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电极材料Zn掺杂NiCo₂O₄复合物及制备方法。

技术背景

目前广泛研究的超级电容器因高比电容、长循环寿命、快速充放电速率和安全性等优点，而成为一种具有重要发展前景的储能装置。然而，相对于电池和燃料电池，超级电容器低的能量密度严重制约着其未来大面积的实际应用。

研究表明，开发新型、高性能电极材料是提高超级电容器能量密度的一种有效方法。NiCo₂O₄和ZnCo₂O₄等双金属氧化物由于高电导率和法拉第可逆反应的多个氧化态，而被认为是新一类高性能电极材料。但单一的NiCo₂O₄或ZnCo₂O₄电极材料的性能仍有待进一步提高。在NiCo₂O₄中掺杂锌元素被认为是一种有效的提高NiCo₂O₄电极材料电化学性能的方法，主要因为Zn能提供优异的电导率和电容性能。因此，通过一种简单的方法制备Zn掺杂NiCo₂O₄电极材料对提高超级电容器性能显得极为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容器电极材料Zn掺杂NiCo₂O₄复合物及制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种超级电容器电极材料Zn掺杂NiCo₂O₄复合物的制备方法，包括以下步骤：

1)含有硝酸锌、硝酸镍、硝酸钴、氟化铵和尿素的混合溶液和导电基底经水热反应，得到附着有前驱体的导电基底；其中，硝酸锌、硝酸镍、硝酸钴的摩尔比为0.1～1:1:2；

2)煅烧附着有前驱体的导电基底，附着在导电基底上的前驱体经煅烧转化为Zn掺杂NiCo₂O₄复合物。

步骤2)附着有前驱体的导电基底经过洗涤和干燥后进行煅烧。优选的，用去离子水和/或乙醇进行洗涤处理。

步骤1)中，氟化铵与硝酸镍的摩尔比为1～20:1，尿素与硝酸镍的摩尔比为5～30:1。

步骤1)中，水热反应条件为，温度95～150℃，时长3～20小时。

步骤1)混合溶液中，硝酸镍的浓度为0.01～0.1mmol/mL。优选地，硝酸镍的浓度为0.01～0.05mmol/mL。

导电基底为泡沫镍、碳布、碳纤维纸或者钛片。

步骤1)中，用于水热反应的导电基底经清洗处理，用于水热反应的混合溶液为水溶液。

步骤2)中，附着有前驱体的导电基底在250～450℃下煅烧2～10小时。煅烧处理在马弗炉或管式炉中进行。

由上所述制备方法制备所得Zn掺杂NiCo₂O₄复合物，是由纳米线相互穿插编织成网状纳米片阵列，具有多孔结构。

其中，Zn掺杂NiCo₂O₄复合物中的“Zn”指代锌元素。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明制备的锌元素掺杂NiCo₂O₄复合物，由纳米线相互穿插编织成网状纳米片阵列，具有多孔结构，有利于电解液的浸润，提高该复合物的电化学性能。还可通过调整锌元素掺杂量，调节该复合物的电化学性能。本发明的Zn掺杂NiCo₂O₄材料在电化学领域具有很重要的实际应用潜能。

(2)本发明Zn掺杂NiCo₂O₄复合物的制备方法，操作简便，过程易控制，无污染。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的Zn掺杂NiCo₂O₄复合物的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步示例性地详细说明本发明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例1