[发明专利]一种自支撑NF@Co-Ni3

说明书

本发明涉及一种基于自支撑、分层结构的泡沫镍为基底的NF@Co‑Ni₃S₂@NiO纳米棒混合型电容器正极材料及其制备方法，其为生长在泡沫镍表面的Co‑Ni₃S₂纳米棒以及生长在棒上的NiO纳米片分层结构，所述Co‑Ni₃S₂纳米棒的尺寸为1.2–1.3μm，且纳米棒的周围生长有一层NiO纳米片，尺寸为0.03–0.04μm²，所述纳米棒与纳米片尺寸均一且分布均匀。本发明所得自支撑、分层结构的NF@Co‑Ni₃S₂@NiO纳米棒混合型电容器正极材料，具有高功率密度、高倍率特性、长循环寿命、高能量密度的特性，为研究高效的混合型电容器赝电容正极材料提供了一种出色的合成策略。

技术领域

本发明属于混合型电容器正极材料合成技术领域，具体涉及一种基于自支撑、分层结构的泡沫镍为基底的NF@Co-Ni₃S₂@NiO纳米棒混合型电容器正极材料及其制备方法。

背景技术

混合型超级电容器，是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型、高效、实用的能量储存装置，具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长、环境友好、能量密度相较传统电容器更高等优点，但其能量密度主要由赝电容电极材料提供，所以研究一种具有高能量密度并不牺牲原有超级电容器性能的赝电容电极材料十分重要。

泡沫镍，作为一种低成本、轻重量、高孔隙率和良好导电性能的泡沫金属，已经被广泛地应用为电池或电容器的电极材料，且多数以过渡金属硫化物的形式存在。许多基于泡沫镍的纳米结构也具有极好的电化学性能。所以由此而来的硫化镍纳米材料也被广泛研究作为一种混合型电容器的新型赝电容材料。但是，之前的材料仍然存在问题，如：过于复杂的制备方法、能量密度不够高、由于负载和泡沫镍连接不够紧密导致的短循环寿命。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种自支撑的NF@Co-Ni₃S₂@NiO纳米棒材料及其制备方法，该电极材料及负载的材料联系更加紧密，分层结构可以提高材料的稳定性，钴的掺杂加深了刻蚀，改变的材料的微观形貌，提高了导电性能以及增加了电化学活性位点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种自支撑NF@Co-Ni₃S₂@NiO纳米棒材料，其为生长在泡沫镍表面的Co-Ni₃S₂纳米棒以及生长在棒上的NiO纳米片分层结构，所述 Co-Ni₃S₂纳米棒的尺寸为1.2–1.3μm，且纳米棒的周围生长有一层NiO纳米片，尺寸为0.03– 0.04μm²，所述纳米棒与纳米片尺寸均一且分布均匀。

所述的自支撑NF@Co-Ni₃S₂@NiO纳米棒材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)将商业泡沫镍裁剪到合适的大小，并对其表面进行超声清洗处理，然后将泡沫镍在真空条件下进行低温干燥处理；

2)将六水合硝酸钴、尿素、二水合柠檬酸三钠、硫化钠和去离子水倒入反应容器中搅拌均匀，得到水热反应溶液；

3)将泡沫镍置于反应釜内衬中，将水热反应溶液倒入内衬，采用水热法进行反应；

4)将泡沫镍从反应釜内衬中取出来，用去离子水进行清洗；

5)将泡沫镍干燥，即得自支撑NF@Co-Ni₃S₂@NiO纳米棒材料。

按上述方案，步骤1)中所述泡沫镍的大小为2cm×3cm。