一种纳米钴酸镁及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米钴酸镁及其制备方法和应用，所述钴酸镁的XRD图谱在衍射角2θ为18.96

【技术实现步骤摘要】
一种纳米钴酸镁及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电极材料制备
，尤其涉及一种纳米钴酸镁及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钴酸镁是一种金属氧化物，由于其具有独特的组成以及可用的多重电位氧化态，因此 具有很高的理论容量，可达3122F
·
g
‑1，是电极材料中的佼佼者之一，可作为电极材料而应 用于超级电容器中。超级电容器是一款介于传统电容器和电池之间的新型电子设备，它不 仅具有高能量密度、快速的充/放电行为，对环境友好型以及较长的循环寿命，而且还拥有 着比传统电容器更高的能量密度特性，比电池更高的功率密度性能。目前超级电容器已投 入了人们的生活中进行使用，小则有小型电子设备，大则交通运输，航天飞机等。无论是 哪种类型的设备都需要能源来维持，然而超级电容器低能量密度仍然是当今一个热门焦点， 而能量密度又取决于其所使用的电极材料，因此开发出一种高性能的电极材料长时间来续 航电子产品是具有重大意义。但实际的情况下，钴酸镁作为电极材料应用于电容器中，其 所获得的容量并不高。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种纳米钴酸镁及其制备方法和应用，以解决现有技术中钴酸镁容量低 的问题。
[0004]一方面，本专利技术提供了一种纳米钴酸镁，所述钴酸镁的XRD图谱在衍射角2θ为18.96
ꢀ±
0.04
°
、31.2
±
0.1
°
、36.76
±
0.1
°r/>、38.46
±
0.04
°
、44.71
±
0.15
°
、55.53
±
0.1
°
、 59.22
±
0.13
°
、65.08
±
0.02
°
、68.46
±
0.11
°
、73.94
±
0.1
°
、77.15
±
0.1
°
、78.21
ꢀ±
0.5
°
处有特征峰，所述钴酸镁的微观形貌纳米针，所述纳米针由多个纳米颗粒组成，所 述纳米针的长度为1.1
‑
1.54μm所述纳米针的平均直径为0.08
‑
0.10μm，所述纳米针上有 孔隙。
[0005]另一方面，本专利技术提供了一种纳米钴酸镁的制备方法，所述方法包括，
[0006]将镁源、钴源、沉淀剂和结构合成剂与水混合后制备成混合溶液；
[0007]将所述混合溶液与预处理泡沫镍在120
‑
130℃的温度下反应5
‑
7h，获得前驱体；
[0008]将所述前驱体煅烧，获得所述钴酸镁。
[0009]进一步地，所述镁源、钴源、沉淀剂和结构合成剂的毫摩尔比例为1～10：2～10:1～15:1～ 5。
[0010]进一步地，所述镁源为如下任意一种：硝酸镁、醋酸镁、氯化镁。
[0011]进一步地，所述钴源为如下任意一种：硝酸钴、醋酸钴、氯化钴。
[0012]进一步地，所述沉淀剂为如下任意一种：尿素、草酸、碳酸盐，所述碳酸盐为如下任 意一种：碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙。
[0013]进一步地，所述结构合成剂为氟化铵。
[0014]进一步地，所述方法还包括，
[0015]获得待处理泡沫镍；
[0016]将所述待处理泡沫镍分别用稀盐酸、丙酮、无水乙醇以及去离子水超声并烘干，获得 所述预处理泡沫镍；所述超声总时间为15
‑
30min，所述烘干温度为50
‑
80℃，所述烘干时 间为65
‑
75min。
[0017]进一步地，升温速率为4
‑
6℃/min，温度为350
‑
400℃，时间为2
‑
3h。
[0018]第三方面，本专利技术还提供了上述的一种纳米钴酸镁的应用，将所述钴酸镁作为电极材 料应用于超级电容器中。
[0019]本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0020]本专利技术提供了一种纳米钴酸镁及其制备方法和应用，所述钴酸镁的XRD图谱在衍射角2 θ为18.96
±
0.04
°
、31.2
±
0.1
°
、36.76
±
0.1
°
、38.46
±
0.04
°
、44.71
±
0.15
°
、55.53
ꢀ±
0.1
°
、59.22
±
0.13
°
、65.08
±
0.02
°
、68.46
±
0.11
°
、73.94
±
0.1
°
、77.15
±
0.1
°
、 78.21
±
0.5
°
处有特征峰，由于钴酸镁的XRD图片的特征峰与立方尖晶石相MgCo2O4标准卡 片(JCPDS NO.81
‑
0667)一致，已合成较纯的晶体，因为可以确定所得样品为MgCo2O4相， 表明其为钴酸镁；该钴酸镁的微观形貌纳米针，纳米针由多个纳米颗粒组成，纳米针的长 度为1.1
‑
1.54μm，纳米针的平均直径为0.08
‑
0.10μm，纳米针上具有孔隙，从而使得钴 酸镁具有超薄结构，且比表面积大，有效增加电极和电介质离子的接触面积，提供更多的 有效反应活性位，从而降低电极的接触电阻，提高电极材料的能量密度，提高材料的比电 容(容量)。本专利技术提供的钴酸镁用作电极材料电流密度为25A/g时的倍率性能保持率分别 为54
‑
63.8％，电流密度为25A/g循环10000圈，容量保持率为70.4
‑
98.5％，容量保持率高； 循环10000圈，放电比容量为1005.3
‑
1449.92F/g，容量高；从而其可用于超级电容器。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的 附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附 图。
[0022]图1为本专利技术实施例1提供的钴酸镁的微观形貌图；
[0023]图2为本专利技术实施例1提供的钴酸镁的TEM图；
[0024]图3为本专利技术实施例1提供的钴酸镁的HRTEM图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米钴酸镁，其特征在于，所述钴酸镁的XRD图谱在衍射角2θ为18.96
±
0.04
°
、31.2
±
0.1
°
、36.76
±
0.1
°
、38.46
±
0.04
°
、44.71
±
0.15
°
、55.53
±
0.1
°
、59.22
±
0.13
°
、65.08
±
0.02
°
、68.46
±
0.11
°
、73.94
±
0.1
°
、77.15
±
0.1
°
、78.21
±
0.5
°
处有特征峰，所述钴酸镁的微观形貌为纳米针，所述纳米针由多个纳米颗粒组成，所述纳米针的长度为1.1
‑
1.54μm，所述纳米针的平均直径为0.08
‑
0.10μm，所述纳米针上有孔隙。2.如权利要求1所述的一种纳米钴酸镁的制备方法，其特征在于，所述方法包括，将镁源、钴源、沉淀剂和结构合成剂与水混合后制备成混合溶液；将所述混合溶液与预处理泡沫镍在120
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯尊洁，倪航，田玉，刘万能，朱小龙，郑广，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：