[发明专利]一种NiCo2O4/活性炭复合材料的制备方法

说明书

一种NiCo₂O₄/活性炭复合材料的制备方法，它涉及一种NiCo₂O₄纳米片负载活性炭的制备方法，包括步骤：将Ni(NO₃)₂·6H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O溶于蒸馏水中，配制成含Ni²⁺/Co²⁺摩尔比为1:2的金属溶液，然后加入一定量的活性炭，搅拌均匀后逐滴加入氨水调节pH值，移入反应釜中100~200℃反应8~16h；所得产物用乙醇和蒸馏水清洗至中性，离心分离，100℃烘干得到复合材料前驱体；将前驱体在300℃煅烧2h得到NiCo₂O₄/活性炭复合材料。本发明方法具有操作简单、环境友好、耗能低等优点；所获得的NiCo₂O₄/活性炭复合材料用于超级电容器电极时具有较高的比电容值和良好的电化学性能稳定性。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种NiCo₂O₄纳米片负载活性炭的制备方法。

背景技术

近年来，超级电容器因其高功率密度、快速充电功能、良好的循环稳定性和长循环寿命，广泛应用于通信，航空航天，大型工业装备，微电子器件等诸多等要求瞬间释放超大电流的场合，尤其是在新能源汽车领域有着广阔的应用前景。根据能量存储机制，超级电容器可以分为双电层电容和赝电容两种类型。双电层电容的电极材料主要是碳基材料，包括活性炭、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等，它们依靠碳材料双电层静电场储存能量；赝电容的电极材料主要是金属氧化物材料，主要依靠它们快速、可逆的氧化还原反应储存能量。NiCo₂O₄是一种典型的尖晶石结构复合金属氧化物，存在Co³⁺/Co²⁺及Ni³⁺/Ni²⁺氧化还原电对，可以获得较高的工作电压窗口和比电容值，同时因其廉价无毒表现为极具潜力的电极材料，因此不同结构、形态、尺寸的NiCo₂O₄的制备受到了众多研究人员的关注（如CN102259936B;CN102092797B; CN102745752A; CN103107025A; CN103594246A; CN104003455B;CN104659358A）。然而与贵金属氧化物相比，NiCo₂O₄由于其导电性较差，导致比电容偏低，在大电流密度下充循环冲放电不够稳定。因而，需要以一定的方式将NiCo₂O₄和碳材料复合，来提高电极材料的导电性，以达到增强其电化学性能的目的。如Wen等利用电化学沉积方法制备了钴镍氧化物/碳纳米管复合材料（J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 5100）; 谢健等利用一步低温法发明了一种镍钴氧化物/石墨烯复合材料（CN103117389B）。然而，尽管碳纳米管和石墨烯结合NiCo₂O₄复合材料具有较高的导电性和优异的超级电容性能，但这些碳纳米材料制备困难、价格昂贵，难以商业化大规模生产。而活性炭原料范围广、制备成本低，且具有高比表面积、高导电性和良好的吸附性能等优点。将活性炭与NiCo₂O₄组成复合电极材料，两者可以取长补短，有望得到具有高比电容、高导电率、循环充放电稳定的超级电容器电极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种NiCo₂O₄/活性炭复合材料的制备方法，该方法可以提高超级电容器电极材料的比电容和循环充放电稳定性。