[发明专利]三维网络结构NiCo-LDH/AgNWs/棉纤维柔性电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及三维网络结构NiCo‑LDH/AgNWs/棉纤维柔性电极材料的制备方法。以来源广泛、柔性优异、环境友好的棉纤维作为电极材料的柔性基底，将银纳米线(AgNWs)负载其上形成导电网络；进而以硝酸钴、2‑甲基咪唑为原料在AgNWs/棉纤维上原位生长钴基金属有机骨架(ZIF‑67)，将ZIF‑67作为自牺牲模板衍生3D镍钴双金属氢氧化物(NiCo‑LDH)，得到NiCo‑LDH/AgNWs/棉纤维柔性电极材料。本发明利用AgNW与3D NiCo‑LDH在棉纤维上构筑三维网络结构，防止二维片状LDHs的团聚与脱落，增加了体系的稳定性；缩短了传输路径，提升了电化学性能。结果表明：当电流密度为20mA cm^‑2时，电极材料的比电容可达1067.5mF cm^‑2，在经历1000次充放电循环之后，电容保持率可达77.7％，且能够进行多角度的重复弯折，实现超级电容器电极材料的可穿戴。

技术领域

本发明属于柔性电子领域，属于柔性超级电容器电极材料的制备方法，具体涉及一种三维网络结构NiCo-LDH/AgNWs/棉纤维柔性电极材料的制备方法。

背景技术

柔性超级电容器具有柔性可穿戴、安全、环保、比电容高、功率密度与能量密度大、循环寿命长等优点，已成为可穿戴储能器件方面的研究热点之一。柔性电极材料是柔性超级电容器中发挥储能作用的主要组成部分，棉纤维具有柔性、来源广泛、环境友好等优点，可作为超级电容器电极材料的柔性基底。然而棉纤维属于绝缘材料，导电性差。研究者将银纳米线(AgNWs)整理到棉纤维表面能够赋予棉纤维高导电性，为实现棉纤维的高效储能提供基础。然而，银纳米线改性棉纤维的储能性能仍需进一步提高。

层状双金属氢氧化物(LDHs)，具有高比表面积、多金属协同作用、氧化还原活性等特点，在电化学反应过程中可以进行多电子转移，具有超高的电容性能，然而二维LDHs易于团聚导致电化学性能衰减，限制了其在超级电容器方面的发展。因此，研究者通过模板法设计制备形貌规则的3D LDHs，能够有效解决上述问题，改善电极材料的电化学性能。[WangYZ,Shi C J,ChenYJ,et al.Electrochimica Acta,2021,376:138040.]钴基金属有机骨架(ZIF-67)具有组成结构可调、形貌尺寸可控的特点，能够在酸碱刻蚀过程中牺牲掉有机骨架，暴露出大量金属反应活性位点，是衍生3D LDHs的理想模板之一。利用ZIF-67衍生具有高比表面积、规则形貌的3D NiCo-LDH，可以有效解决LDHs的团聚问题，提高电极材料的电化学储能性能和结构稳定性[专利号：CN202010532952.3]。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维网络结构NiCo-LDH/AgNWs/棉纤维柔性电极材料的制备方法，赋予棉纤维良好的电化学储能性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

三维网络结构NiCo-LDH/AgNWs/棉纤维柔性电极材料的制备方法，其特殊之处在于：所述制备方法包括：

步骤一：AgNWs的制备

(6)将1.189g的硝酸溶解于20mL乙二醇中，将硝酸银溶液置于80℃水浴锅中预热30min，取出后加入2mM的NaBr；

(7)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于50mL乙二醇中，PVP与硝酸银摩尔比为6:1，于170℃充分搅拌30min；

(8)将FeCl₃与CuCl₂·2H₂O混合溶解于2mL乙二醇中，C(Fe³⁺):C(Cu²⁺)为3:4加入步骤(2)中的PVP溶液中；

(9)将步骤(1)中硝酸银与NaBr的乙二醇溶液缓慢滴加入步骤(3)中的混合溶液中，搅拌10min后静置反应40min；