[发明专利]一种纳米洋葱碳及其制备方法、电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米洋葱碳及其制备方法、电极材料及其制备方法，所述纳米洋葱碳的制备方法，包括以下步骤：S1：分别配制纳米二氧化硅分散溶液和镍钴盐混合溶液；S2：将所述纳米二氧化硅分散溶液加入到所述镍钴盐混合溶液中，搅拌均匀后加入pH调节剂将混合溶液的pH值调节至7─10，搅拌反应2─6h后进行过滤洗涤，获得沉淀反应产物；S3：将沉淀反应物在350─450℃条件下煅烧4─6h，得到NiCo/SiO₂；S4：在Ar和H₂气氛条件下，将所述NiCo/SiO₂在500─600℃条件下还原0.5─1.5h，得到还原后的产物；S5：在Ar和C₃H₈气氛条件下，将还原后的产物在550─650℃条件下生长0.5─1h，洗涤后得到所述纳米洋葱碳。本发明能够在纳米尺度进一步调控、优化材料微观结构和储能性能，提升电极材料的比电容和稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，特别涉及一种纳米洋葱碳及其制备方法、电极材料及其制备方法。

背景技术

间歇性可再生能源(如风能、太阳能和潮汐能)的储能对于可持续能源利用和消费具有重要意义。在众多储能器件中，超级电容器因具有超高的功率密度、稳定的循环寿命，快速有效的充放电行为和十分低的电阻等优点在各个领域具有广泛的应用。但与电池相比，超级电容器存在能量密度太低的问题，而改善这不足的方法之一就是开发具有高能量密度的电极材料。

镍钴硫化物具有氧化-还原速率快、比表面积大等特性，有助于加快电子传输和扩散速率，可以用作赝电容材料。并且与单一的硫化钴和硫化镍相比，镍钴硫化物存在很多优点：镍钴之间存在着金属协同效应，其元素价态较多，可以有更多的电子参与氧化还原之间的电子得失，还可以有效提高和改善电极材料的性能，比电容得到有效的提高。但是镍钴硫化物在氧化还原的过程中很容易发生体积膨胀和结构坍塌，使得其倍率性能较差，得不到广泛的应用。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种纳米洋葱碳(Carbonnano-onions,CNOs)及其制备方法、电极材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种纳米洋葱碳的制备方法，包括以下步骤：

S1：分别配制纳米二氧化硅分散溶液和镍钴盐混合溶液；

S2：将所述纳米二氧化硅分散溶液加入到所述镍钴盐混合溶液中，搅拌均匀后加入pH调节剂将混合溶液的pH值调节至7─10，在室温条件下搅拌反应2─6h后进行过滤洗涤，获得沉淀反应产物；

S3：将所述沉淀反应物在350─450℃条件下煅烧4─6h，得到NiCo/SiO₂；

S4：在Ar和H₂气氛条件下，将所述NiCo/SiO₂在500─600℃条件下还原0.5─1.5h，得到还原后的产物；

S5：在Ar和C₃H₈气氛条件下，将所述还原后的产物在550─650℃条件下生长0.5─1h，洗涤后得到所述纳米洋葱碳。

作为优选，步骤S1中，配制所述纳米二氧化硅分散溶液时，采用直径为20─200nm的纳米二氧化硅进行配制，所述纳米二氧化硅分散溶液的溶剂为去离子水。

作为优选，步骤S1中，配制所述镍钴盐混合溶液时，镍盐和钴盐的摩尔比为1:2─2:1。

作为优选，步骤S5中，进行洗涤时，对产物依次进行碱洗和酸洗，去除产物中的SiO₂、Ni、Co。

作为优选，进行碱洗和酸洗时，分别采用氢氧化钠和盐酸在100℃条件下洗涤6h。

相应的，一种纳米洋葱碳，采用上述任意一项所述的制备方法制备而成。