[发明专利]硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在超级电容器上的应用

说明书

本发明公开了一种硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在超级电容器上的应用，其特征在于，所述硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法包括以下步骤：称取3～4mg硅酸镍/碳纳米管薄膜置于聚四氟乙烯反应釜中，再取无水乙醇加入到反应釜中，使乙醇溶液完全浸润氧化硅/碳管膜；称取1.0～3.0mg/mL硫化钠溶液15～16ml作为硫源，所述硫化钠的溶剂为水和乙醇的混合物，依次加入聚四氟乙烯反应釜，于160℃反应9‑24h，室温自然冷却后，经去离子水洗涤至中性，浸入乙醇，在聚四氟乙烯膜上铺展，室温下晾干，即得到硫化镍/碳纳米管膜材料，通过调整反应时间和反应物料浓度可调节所述硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料中的物相。

技术领域

本发明涉及碳基复合材料技术领域，特别是涉及一种硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在超级电容器上的应用。

背景技术

金属硫化物特别是硫化镍凭借其良好的导电性和循环性能，资源丰富，环境友好等特性而受到研究者们的青睐，引起近期能量存储系统中电极材料研究的新潮。碳纳米管的独特结构使其具有较高的比表面积，良好的机械性能和导电性能，在超级电容器领域具有拥有巨大的应用潜力。但是碳纳米管为非极性分子，在水溶液中浸润性差，且管束间具有较大的范德华引力，往往相互纠缠团聚。一般的碳材料表面呈现疏水性质，不利于其在水溶液中进行反应，致使反应只停留在材料宏观表面，反应不均匀，不彻底，同时也不利于无机电解液的接触与渗入，这大大限制了碳纳米管的应用。

目前研究者们会对电极材料进行表面处理，如使用浓酸处理或者等离子体协助的O^2-处理使炭材料使炭材料表面形成表面结构缺陷和含氧官能团，材料的表面处于高能量状态，化学活性比较高，改善材料表面润湿性。但是一方面表面处理工艺繁杂，而且可能破坏原有宏观结构；另一方面有些有机官能团的存在会增加电极的内阻，会使漏电流增大，降低电容器的循环性能。因此如何能够不破坏碳纳米管膜宏观性能，改变碳纳米管膜的润湿性，使化学反应不仅仅停留在碳纳米管膜材料宏观的表面，同时提高活性物质与碳纳米管的结合强度和负载量还有很长的路要走。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在超级电容器上的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在超级电容器上的应用，所述硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1，称取氧化硅/碳纳米管膜置于无水乙醇中，使得无乙醇溶液完全浸润氧化硅/碳管膜；

步骤2，向步骤1所制备的体系中加入硝酸镍溶液、尿素和去离子水，混合均匀至尿素全部溶解；

步骤3，将步骤2所得的体系置于烘箱中90-120℃反应6-18h，室温下自然冷却后，经去离子水洗涤至中性，干燥后得到硅酸镍/碳纳米管薄膜备用；

步骤4，称取步骤3得到的3～4mg硅酸镍/碳纳米管薄膜置于聚四氟乙烯反应釜中，再取无水乙醇加入到反应釜中，使乙醇溶液完全浸润氧化硅/碳管膜；

步骤5，称取1.0～3.0mg/mL硫化钠溶液15～16ml作为硫源，所述硫化钠的溶剂为水和乙醇的混合物，加入聚四氟乙烯反应釜，于160℃反应9-24h，室温自然冷却后，经去离子水洗涤至中性，浸入乙醇，在聚四氟乙烯膜上铺展，室温下晾干，即得到硫化镍/碳纳米管膜材料；

当步骤5中的硫化钠为1.4-1.6mg/mL，反应时间为9-15h时，硫化镍/碳纳米管膜材料中的物相为Ni₃S₂和Ni₃Si₂O₅(OH)₄，并且主要为Ni₃Si₂O₅(OH)₄；