[发明专利]MOF衍生的Ni-Co-S纳米颗粒生长在碳布上的复合电极制备方法及其应用

说明书

本发明属于复合电极材料技术领域，涉及复合电极，尤其涉及一种MOF衍生的Ni‑Co‑S纳米颗粒生长在碳布上的复合电极制备方法。本发明以六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)，六水合硝酸镍(Ni(NO₃)₂·6H₂O)，聚乙二醇（PEG‑200），乙酸钠（C₂H₉NaO₅），2‑甲基咪唑（C₄H₆N₂），硫代乙酰胺(TAA)和碳布（CC）为原料，先通过简单快速的化学反应法得到碳布（CC）表面负载CoNi‑MOF材料，再经水热硫化法合成碳布CC@CoNi‑S复合电极材料。本发明的另外一个目的，将所制得CC@CoNi‑S复合材料作为超级电容器电极材料。本发明以碳布为基底很大程度上增强了材料的柔韧性和导电性，同时CoNi‑MOF衍生的CoNi‑S纳米颗粒直接在碳布上原位生长，避免了粘合剂的使用，降低了材料的阻抗，还可以最大化离子可接触比表面积，提供了大量反应的活性位点。

技术领域

本发明属于复合电极材料技术领域，涉及复合电极，尤其涉及一种MOF衍生的Ni-Co- S纳米颗粒生长在碳布上(CC@CoNi-S)的复合电极制备方法及其应用。

背景技术

21世纪以来，由于过度使用化石燃料导致的环境污染以及能源紧缺问题日趋严重，开发无污染新型能源以及设计新型环保的储能装置是目前面临重大挑战之一。超级电容器是介于静电电容器和传统化学电源的新型储能器件，因其具有较高的功率密度、优异的倍率性能、快速的充放电速度及极长的循环寿命等优点而被广泛应用于电子设备、混合动力汽车、备用电源系统等领域。电极材料是超级电容器的核心部分，开发新型电极材料是研究新型储能装置至关重要的一步。

最近，金属有机骨架(MOFs)作为一种具有高表面积，可调节的孔径分布、结构可定制性等优越特征的新型材料，被认为是制备多孔纳米结构电极的有效前驱体。其中，MOFs衍生的过渡金属硫化物和多孔碳材料等，已被广泛应用于包括气体分离及吸附、催化、传感和药物输送等诸多方面。

据了解，CoNi-MOF衍生的金属硫化物，特别是CoNi-S对于高性能超级电容器(SC)和锂离子电池(LIB)是最受欢迎的电极材料之一，这归因于它们具有高比表面积和可调的孔隙结构等优点，能有效地增强电子/离子传输动力学，进一步获得更高的电化学性能。但是，若单独使用CoNi-MOF衍生物纳米粉末作为电极材料，由于它的导电性和循环稳定性极差等缺点使其难以获得理想的电化学性能。近年来，构建CoNi-MOF衍生的金属硫化物CoNi-S和碳布(CC)的复合电极材料是一种提高导电性、实际比容量和循环稳定性的有效方法。另一方面，碳布(CC)是一种具有超高导电性的双电层碳基材料，能够形成独特的网状结构，可有效地提高复合材料的导电性进而提高材料比容量。

此外，CoNi-MOF衍生的CoNi-S纳米颗粒生长在碳布上，避免了粘合剂的使用，降低了材料的阻抗，从而极大地提高了材料整体的导电性能和最大化膜的比表面积，有利于电子的传导和溶液中离子的传输。迄今为止，还没有将CoNi-MOF衍生的CoNi-S纳米颗粒在碳布上生长用来制备复合电极材料及应用在超级电容器方面的报道。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的一个目的是在于公开一种MOF衍生的CoNi- S纳米颗粒生长在碳布上的复合电极制备方法。