[发明专利]负载氢氧化镍和钴酸镍的碳纳米纤维复合材料

权利要求书

1.一种负载氢氧化镍纳米片和钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料，其特征在于，碳纳米纤维交织成网状，且同时均匀负载有钴酸镍纳米晶和氢氧化镍纳米片，其中所述钴酸镍纳米晶的平均粒径为3-10nm，均匀镶嵌在所述碳纳米纤维内部，共同构成碳纳米纤维骨架，所述氢氧化镍纳米片垂直均匀交错布设在所述碳纳米纤维骨架表面。

2.根据权利要求1所述的负载氢氧化镍纳米片和钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料，其特征在于，所述氢氧化镍纳米片的厚度为0.5-1nm,纵向长为50-150nm；所述碳纳米纤维直径为100-150nm。

3.根据权利要求1所述的负载氢氧化镍纳米片和钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料，其特征在于，碳、钴和镍的质量百分数分别为：碳5-65％钴5-20％，镍10-50％。

4.一种权利要求1所述的负载氢氧化镍纳米片和钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、钴源、镍源溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至均匀透明，静电纺丝，静置烘干，得到含有有机碳源、钴源和镍源的碳纳米纤维前驱体；

(2)将步骤(1)得到的碳纳米纤维前驱体在惰性气体氛围下煅烧，以1-5℃ min^-1的升温速度缓慢升温至400-600℃，煅烧240-360min，得到负载钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料；

(3)将步骤2)所得的负载钴酸镍纳米晶体的碳纳米纤维复合材料表面生长氢氧化镍纳米片即得负载氢氧化镍纳米片和钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯腈的质量比为1:(0.5-2)；钴源和镍源的质量比为1：(0.4-0.6)；聚乙烯吡咯烷酮和钴源的质量比为：1:(1.5-2.5)；聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、钴源和镍源在N,N-二甲基甲酰胺溶液中的总质量百分数为10-20％；所述搅拌至均匀透明时间为12-24小时；所述静电纺丝过程是在10-30％的空气湿度、14-20kV电压、1.5-3mL h^-1滴液速度下进行的；所述静置烘干温度为60-80℃。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钴源为乙酸钴，所述镍源为乙酸镍。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中惰性气体氛围为氮气氛围。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中负载钴酸镍纳米晶体的碳纳米纤维复合材料表面生长氢氧化镍纳米片的具体步骤为：所述步骤(2)所得的负载钴酸镍纳米晶体的碳纳米纤维复合材料置于镍源、尿素混合水溶液中，均匀搅拌，保温反应；其中，负载钴酸镍纳米晶体的碳纳米纤维复合材料和镍源的质量比为1:(36-50)，镍源和尿素的质量比为：1：(3-5)，保温反应条件为：保持温度为60-90℃，反应时间为1-6小时。

9.一种超级电容器，采用权利要求1所述的负载氢氧化镍纳米片和钴酸镍纳米晶的碳纳米纤维复合材料作阳极。