[发明专利]一种具有笼状结构的超级电容器电极材料及制备方法

摘要

本发明涉及一种具有笼状结构的超级电容器电极材料，该材料由笼状碳球和片层状NiCo2S4的核壳结构组成，片层状NiCo2S4在外包覆内部的碳球形成笼状结构。该发明先构造笼状碳球，并引入多种功能团，实现片层状NiCo2S4的有效组装。这种笼状碳球@片层状NiCo2S4材料应用于超级电容器电极材料，一方面利用了笼状碳球材料导电性高、比表面积大和分散性好的优点，提高了电极材料与电解液的有效接触面积；另一方面利用片层状NiCo2S4丰富的孔道结构和Co3+/Co2+及Ni3+/Ni2+氧化还原电子对，可以获得较高的工作电压窗口，从而提高超级电容器电极材料的比电容和循环充放电稳定性。

主权项

1.一种具有笼状结构的超级电容器电极材料，其特征在于：所述的电极材料由碳球和NiCo2S4组成；所述的笼状结构由笼状碳球和片层状NiCo2S4的核壳结构组成，片层状NiCo2S4在外包覆内部的碳球形成笼状结构；所述的具有笼状结构的超级电容器电极材料的制备步骤为：1)碳球制备将一定量的葡萄糖充分溶于蒸馏水，然后移入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在鼓风干燥箱中150～200℃水热4～8h，水热得到的产物经洗涤、抽滤及80℃真空干燥，得到笼状碳球；2)碳球基团化将步骤1)得到的碳球加入100ml的50％硫酸中，在100～150℃回流5～10h，然后冷却、抽滤和干燥，使碳球表面具有一定量的羧基、羟基和磺酸基基团，同时使碳球表面带有负电荷；3)片层状NiCo2S4前驱体制备将Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O按照Ni2+/Co2+摩尔比为1:2溶于二甘醇和蒸馏水中搅拌均匀得溶液A；将尿素溶于二甘醇和蒸馏水中搅拌均匀得溶液B；然后将溶液B逐滴加入到溶液A中得到混合液C；将混合液C放入微波反应器中在200～350W功率下反应5～20min，得到的产物超声剥离30min，得到片层状NiCo2S4前驱体；4)笼状碳球@片层状NiCo2S4制备将一定量步骤2)得到的碳球加入步骤3)得到片层状NiCo2S4前驱体中搅拌均匀得到混合液D；将一定量的硫代乙酰胺和十二烷基硫酸钠溶于正己烷和蒸馏水中搅拌均匀得溶液E；将混合液D和溶液E混合在一起于60℃下陈化1h，然后移入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在鼓风干燥箱中100～150℃反应5～10h，得到的产物经洗涤、抽滤及80℃真空干燥，得到笼状碳球@片层状NiCo2S4。