[发明专利]Ni-Co氧化物纳米晶及其可控合成方法和应用

说明书

本发明涉及材料化学领域，更为具体的说是涉及Ni‑Co氧化物纳米晶及其可控合成方法和应用，该Ni‑Co氧化物纳米晶为实心纳米球状结构。本发明通过改变溶剂的量、煅烧温度等合成条件、工艺可控地合成具有实心球结构的Ni‑Co氧化物纳米晶。制备工艺简单，工艺控制性强，合成时间短，具有很好的工业化应用前景。同时本发明所制得的Ni‑Co氧化物纳米晶具有优异的固态不对称柔性超级电容器性能，可弯曲，能够快速的充放电，具有高效的储存电能性能，对于可再生能源技术发展具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及材料化学领域，特别是涉及纳米晶的合成和应用领域，更为具体的说是涉及Ni-Co氧化物纳米晶及其可控合成方法和应用。

背景技术

Ni-Co氧化物是指具有NiCo₂O₄化学式的复合氧化物。由于该复合化合物具有优良的导电性及电化学活性，因此，近年来在材料化学领域，特别是在超级电容器的研究领域，Ni-Co氧化物的研究一直是一个热点问题。

譬如，现有技术中已经公开的包括有褚公开的尖晶石结构的NiCo₂O₄黑色纳米粉体。T.Y.Wei等公开的NiCo₂O₄凝胶，H.L.Wang等公开的NiCo₂O₄纳米线。以及G.Q.Zhang等公开的NiCo₂O₄纳米针等。

不同的NiCo₂O₄结构可以提供不同的电学性质，也就是说，纳米晶体的电学性质对于纳米晶结构和尺寸具有很大的依赖性。因此，通过细致的、可控的合成方法控制纳米晶结构的形成是获得具有不同电学等性质纳米晶的重要手段和方法。换句话说，不同的纳米晶结构可以呈现出不同的电学性质，因此，对于一个新的电学应用来说，寻找能够满足其的纳米晶晶体结构，以及获得该纳米晶晶体结构的可控式的合成方法都是至关重要的。

随着便携式电子设备的普及和电动汽车的蓬勃发展，人们对储能材料的性能要求越来越高，但储能材料的发展却较为滞后。一方面储能材料的能量密度不够，导致用电器使用时间太短，充电频繁，为日常使用带来严重不便，也大大限制了电动汽车的使用。另一方面储能材料的功率不够，导致储能材料充电时间过长。

近年来，随着可穿戴便携式电子设备的兴起，储能材料的能量密度不够以及功率不够的问题更加凸显。与此同时，由于“可穿戴”的提出，因此对储能器件提出了新的要求，即储能器件要具有柔性。

文献研究表明过渡金属由于其在氧化与还原过程中可逆性好、反应速度快，被广泛应用于储能材料中。例如Yating等人发现Fe₂O₃纳米簇和rGO的混合物作为柔性超级电容器的负极具有较好的性质，并且有着较大的能量密度和功率密度。可以说明石墨烯复合材料有更好的电流活性，这主要与石墨烯当做骨架结构成为很好的载体同时石墨烯有优异的导电性有关。

所以说利用过渡金属制造的储能材料具有制备柔性超级电容器的潜力。因此研发高效的具有特殊结构的过渡金属纳米晶合成方法是目前研究的热点，特别是可用于全固态不对称柔性超级电容器的电极材料具有重要意义和巨大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是公开一种能够用于全固态不对称柔性超级电容器的电极材料，从而满足可穿戴便携式电子设备对储能器件的要求，为可穿戴便携式电子设备的发展提供基础。

为了解决上述技术问题，本发明公开了Ni-Co氧化物纳米晶，该Ni-Co氧化物纳米晶为实心纳米球状结构。

进一步，本发明还公开了所述该Ni-Co氧化物纳米晶为直径为3-5nm的实心纳米球状结构。

同时，在本发明还公开了所述Ni-Co氧化物纳米晶的可控合成方法，该方法是包括以下步骤：