[发明专利]一种超级电容器用卵壳结构Ni3

说明书

本发明涉及超级电容器电极材料技术领域，尤其涉及一种超级电容器用卵壳结构Ni₃P及其制备方法，包括非晶Ni‑P纳米球的制备‑中间产物的制备‑中间产物的制备步骤，制备所得到的Ni₃P具有卵壳结构。本发明的一种超级电容器用卵壳结构Ni₃P及其制备方法，制备方法简单、成本低廉，可用于工业生产，同时制备所得卵壳结构Ni3P作为超级电容器电极材料，可表现出高的比容量等优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料技术领域，尤其涉及一种超级电容器用卵壳结构Ni3P及其制备方法。

背景技术

随着化石能源的日益消耗以及移动电子设备的不断推广和应用，开发和研究优异的能源存储设备越来越被人们所重视。超级电容器是介于电池与平板电容器间的储能器件，从而被广泛应用和研究。但目前超级电容器较低的能量密度 (10-150Wh/Kg以上)限制了其进一步的发展。而获得高能量密度的超级电容器的关键在于电极材料，所以设计并开发一种高容量、高能量密度的超级电容器电极材料至关重要。

一般来说，高容量、高能量密度的电极材料应具备良好的导电性、多化学态、大的比表面以及优异的材料结构等特点。而过渡金属磷化物因具有良好的导电性和类金属性吸引了许多研究者的关注。其中，磷化镍(Ni₃P)原料成本低廉且理论容量大，被普遍认为是合适的超级电容器电极材料。但目前所合成的Ni₃P很难完全地发挥它的容量，从而阻碍了磷化镍作为超级电容器优质电极材料的应用。为了解决这一问题，设计和构建特殊结构与形貌，以充分发挥磷化镍的容量被视为是提高其性能的一种有效的途径。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种超级电容器用卵壳结构Ni₃P及其制备方法，制备方法简单、成本低廉，可用于工业生产，同时制备所得卵壳结构Ni₃P作为超级电容器电极材料，可表现出高的比容量等优异的电化学性能。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种超级电容器用卵壳结构Ni₃P，所述Ni₃P具有卵壳结构，所述卵壳结构的直径为100-180nm，且核与壳之间距离为50-70nm。

进一步，包括以下重量份的原料：4-19份六水合硫酸镍、50-94份次磷酸钠和2-31份三水合乙酸钠。

此外本发明还公开了上述一种超级电容器用卵壳结构Ni₃P的制备方法。包括以下步骤：

非晶Ni-P纳米球的制备：将六水合硫酸镍、次磷酸钠和三水合乙酸钠混合后溶解于水中，调节pH，在保护气体环境下加热反应，反应完成后进行清洗、干燥，得到非晶Ni-P纳米球；

中间产物的制备：将非晶Ni-P纳米球在保护气体环境下以1-10℃/min的升温速率升温到200-500℃煅烧1-4h，后降至室温得到卵壳结构Ni₃P中间产物；

中间产物的制备：将卵壳结构Ni₃P中间产物加入浓盐酸，在磁力搅拌器上搅拌后，静置8-11h，用水清洗后抽滤、干燥，即得到卵壳结构Ni₃P。

进一步，所述非晶Ni-P纳米球的制备具体如下：将六水合硫酸镍、次磷酸钠和三水合乙酸钠混合后溶解于水中，加入氢氧化钾溶液调节pH至7-12，将反应液置于三口烧瓶中，在保护气体环境下加热到75-90℃，反应1-5h，反应结束后冷却至室温，先后分别用浓氨水、无水乙醇、水进行清洗，清洗完成后，抽滤并于50-80℃条件下干燥，得到非晶Ni-P纳米球。

进一步，所述非晶Ni-P纳米球的制备步骤和中间产物的制备步骤中所使用的保护气体为99.999％的高纯氮气或氩气。