[发明专利]一种高比电容的MWCNTs-GONRsCo-Ni LDH电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种高比电容的MWCNTs‑GONRsCo‑N i LDH电极的制备方法，包括：1)将粉末状MWCNTs‑GONRs分散在去离子水和乙二醇的混合溶液中，超声分散使溶液均匀，得到MWCNTs‑GONRs溶液；2)取Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)2·6H₂O和尿素加入步骤1)溶液中并持续搅拌至溶液均匀。3)将步骤2)混合溶液和干净泡沫镍转移至微波反应器，于180‑200℃反应，反应结束取出泡沫镍，用去离子水冲洗，干燥即得。本发明获得了一种尽可能少发生团聚现象的Co‑Ni LDH，为电荷存储提供更多的活性位点，增大材料的有效接触面积，更有利于提高电化学性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种高比电容的MWCNTs-GONRsCo-Ni LDH电极的制备方法。

背景技术

能源是21世纪最重要的问题之一，化石燃料资源的快速枯竭和环境污染问题的增加，迫使人们寻求新兴的储能设备。超级电容器因其出色的循环稳定性、充放电速度快和高比电容等优点引起人们的关注。超电容器的性能取决于电极材料的特性。碳材料用于双电层电容器，金属氧化物或氢氧化物用于赝电容电容器。因此，想要设计出优秀的超级电容器需要选择合适的电极材料。

相比于碳基材料及一些MnO₂，NiO等金属氧化物，Co-Ni LDH是一类新型的具有明显赝电容特性的电池型材料。它具有丰富的氧化态和高度可逆的反应能力，出色的比电容，对于超级电容器具有广阔的前景。但是，电子的慢速传输和电活性位点受限导致反应动力学缓慢，使得Co-Ni LDH难以达到它的理论比电容值。为解决这个问题，研究者们将Co-NiLDH与导电基底进行复合，如：Co-Ni LDH与氮掺杂的石墨烯复合，纳米片的尺寸减小，团聚程度大大降低。相较与原始的Co-Ni LDH样品，复合物的显示出良好的电化学性能。电化学性能的提升源于复合样品具有更好的导电性、暴露在电解质中更多的活性位点及迅速的电化学反应动力学过程。Co-Ni LDH与CNTs复合，电化学性能也有所提升，因为CNTs骨架形成了导电和自撑网络，改善了电子和离子的传输，减少了纳米片的团聚。

但是石墨烯一般呈现出薄片状，在范德华力的相互作用下发生严重的团聚和再堆叠现象，导致比表面积和电导率大幅下降。碳纳米管是一维结构，受到微孔和内阻的双重影响，在实际应用中难以达到它的根本属性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高比电容的MWCNTs-GONRsCo-Ni LDH电极的制备方法，获得一种尽可能少发生团聚现象的Co-Ni LDH，为电荷存储提供更多的活性位点，增大材料的有效接触面积，更有利于提高电化学性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种高比电容的MWCNTs-GONRsCo-Ni LDH电极的制备方法，包括如下步骤：

1)将粉末状MWCNTs-GONRs分散在去离子水和乙二醇的混合溶液中，超声分散使溶液均匀，得到MWCNTs-GONRs溶液；

2)取Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)2·6H₂O和尿素加入步骤1)溶液中并持续搅拌至溶液均匀。

3)将步骤2)混合溶液和干净泡沫镍转移至微波反应器，于180-200℃反应，反应结束取出泡沫镍，用去离子水冲洗，干燥得到MWCNTs-GONRs@Co-Ni LDH电极。

进一步的，所述步骤1)中得到的是1mg/ml的MWCNTs-GONRs溶液。

进一步的，所述步骤3)中反应温度为190℃，反应时间为10-20min，优选15min。