【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学材料，尤其涉及一种nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料、电极、超级电容器及制备方法。
技术介绍
1、随着全世界经济的快速发展，环境污染问题日益严重，人们对于能源和可持续发展的需求也日益增长。因此，可持续能源的生产和储能技术的发展受到了全世界的广泛关注。人们亟需一种能量高、功率大、寿命长、安全可靠的储能装置。在众多能源储存装置中，超级电容器由于功能密度高、充电速度快、使用寿命长等特点，被认为是转换可再生能源的关键存储装置。电极材料作为超级电容器的重要组成部分，对超级电容器的电容起着决定性作用。
2、而在众多电极材料中，层状双金属氧化物(ldhs)由于具有较高的理论比容量而广受关注。并且，钴和镍阳离子的相似电位窗口有利于在电化学过程中提供多种氧化还原反应，所以nico-ldh被认为是优异的赝电容电极材料。然而常见方法制备的nico-ldh用于超级电容器电极材料中有诸多问题。首先，在充放电过程中nico-ldh结构不稳定，易团聚，这使得其比表面积得不到充分利用，降低了反应活性位点利用率，从而导致电化学性能下降。并且，nico-ldh用作超级电容器通常导电性较差。这些因素均制约了nico-ldh作为超级电容器材料的应用。
技术实现思路
1、针对现有方法制备的nico-ldh用于超级电容器电极材料时存在的结构不稳定以及导电性较差，严重限制其在超级电容器中应用的问题，本专利技术提供一种nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料、电极、超级电容器及制
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、一种nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、s1，制备十二面体结构的zif-67前驱体；
5、s2，将所述zif-67前驱体和可溶性镍盐加入醇溶液中，于110℃～130℃进行水热反应，固液分离，干燥，得nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料；
6、其中，所述zif-67前驱体和可溶性镍盐的质量比为50:100～50:110。
7、相对于现有技术，本专利技术提供的nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，以十二面体结构的zif-67为牺牲模板通过一步水热法制备得到纳米花状nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料。其中，十二面体结构的zif-67具有较高的比表面积，可有效降低纳米片自组装过程易团聚问题的出现，且通过控制水热反应的温度以及zif前驱体和镍盐的比例，获得形貌均匀的纳米花状结构，这种特定的花瓣状形貌不但具有较高的比表面积，其多孔隙空间还利于暴露更多的活性位点，使其结构中具有高密度和分散均匀的活性位点，从而有利于提升材料的储能性能，且花状结构的分级自装模式和一体化复合结构可以增强材料的结构稳定性，有利于在充放电过程中保持结构的完整性，同时，花状结构中相互连通的纳米片有助于提高材料的导电性，从而降低内阻，提高充放电效率；除此之外，nico-ldh和ni(oh)2形成的异质结结构，通过独特的界面结构改善电荷的存储机制，从而提高材料的能量密度和功率密度，同时，这种独特的异质结构还可以改善材料的化学和机械稳定性，降低长期循环过程中性能的衰减。
8、本专利技术通过形貌和成分的协同调控，显著提高了复合材料的比容量和稳定性，在20a/g的电流密度下，比电容可达1640f/g，循环1000次的容量保持率可达89％，循环2000次的容量保持率可达79％，循环3000圈的容量保持率可达71％，循环4000圈的容量保持率依然可达66％，储能性能和循环性能优异，为超级电容器提供了一种优越的复合电极材料，且制备方法的原料来源广泛，价格低廉，制备工艺简单易行，制备效率高，可进行大规模生产，具有广阔的应用前景。
9、进一步地，步骤s1具体包括如下步骤：
10、将可溶性钴盐和二甲基咪唑加入醇溶剂中，混合均匀，于20℃～30℃反应，固液分离，干燥，得十二面体结构的zif-67前驱体。
11、作为本专利技术的一种具体实施方式，步骤s1具体包括如下步骤：
12、将可溶性钴盐和二甲基咪唑分别溶于醇溶剂中，然后将两种溶液混合均匀，磁力搅拌，静置反应，离心，清洗，干燥，得十二面体结构的zif-67前驱体。
13、本专利技术采用钴盐和二甲基咪唑于室温下反应制备得到十二面体结构的zif-67前驱体，制备方法简单，反应条件温和，适合规模化生产应用。
14、进一步地，结合上述，s1中，所述可溶性钴盐为六水合硝酸钴。
15、进一步地，结合上述，s1中，所述醇溶剂为甲醇。
16、进一步地，结合上述，s1中，所述可溶性钴盐与醇溶剂的比例为(1～3)mmol:(60～100)ml。
17、进一步地，结合上述，s1中，所述二甲基咪唑与醇溶剂的比例为(4～12)mmol:(60～100)ml。
18、进一步地，结合上述，s1中，所述反应的时间为21h～23h。
19、进一步地，结合上述，s1中，所述磁力搅拌的转速为400r/min～500r/min，磁力搅拌的时间为1h～3h，磁力搅拌的温度为20℃～30℃。
20、进一步地，结合上述，s1中，所述清洗为采用甲醇对反应产物洗涤3～5次。
21、进一步地，结合上述，s1中，所述离心的转速为6500rpm～7000rpm，离心的时间为5min～8min。
22、进一步地，结合上述，s1中，所述干燥采用真空干燥的方式，干燥温度为50℃～70℃，干燥的时间为8h～12h。
23、控制反应条件在上述范围内，有利于获得形貌均匀的十二面体结构的zif-67前驱体。
24、进一步地，s2中，所述可溶性镍盐为六水合硝酸镍。
25、进一步地，s2中，所述醇溶液为无水乙醇和水的混合溶液，其中，所述无水乙醇和水的体积比为1:1～2:1。
26、进一步地，s2中，所述可溶性镍盐与醇溶液的比例为(100～110)mg:(30～40)ml。
27、进一步地，s2中，所述水热反应的时间为2.5h～3.5h。
28、通过控制镍盐与zif-67前驱体的质量比，以及控制水热反应的温度和时间，可有效调控晶体生长的自装过程，获得形貌均匀、结晶度高的纳米花状nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料。
29、具体地，水热反应结束后，还包括离心、清洗过程，采用去离子水对离心后的反应产物洗涤1～2次，再使用无水乙醇对反应产物清洗1～2次，最后于50℃～70℃真空干燥8h～10h。
30、具体地，上述离心的转速为6000rpm～7000rpm，离心的时间为5min～8min。
31、本专利技术还提供了一种nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料，由上述任一项所述的nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法制备得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述可溶性钴盐为六水合硝酸钴；和/或
4.如权利要求2或3所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述可溶性钴盐与醇溶剂的比例为(1～3)mmol:(60～100)mL；和/或
5.如权利要求1所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，S2中，所述可溶性镍盐为六水合硝酸镍；和/或
6.如权利要求1或5所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，S2中，所述可溶性镍盐与醇溶液的比例为(100～110)mg:(30～40)mL。
7.如权利要求1所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料
8.一种NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料的制备方法制备得到。
9.一种电极，其特征在于，包括权利要求8所述的NiCo-LDH/Ni(OH)2异质结复合材料。
10.一种超级电容器，其特征在于，包括权利要求9所述的电极。
...【技术特征摘要】
1.一种nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1具体包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，s1中，所述可溶性钴盐为六水合硝酸钴；和/或
4.如权利要求2或3所述的nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，s1中，所述可溶性钴盐与醇溶剂的比例为(1～3)mmol:(60～100)ml；和/或
5.如权利要求1所述的nico-ldh/ni(oh)2异质结复合材料的制备方法，其特征在于，s2中，所述可溶性镍盐为六水合硝酸镍...
【专利技术属性】
技术研发人员：安浩然，杨思文，李蒙倩，何箫然，姜春敏，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。