[发明专利]一种铁酸镍纳米颗粒电极材料及制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种铁酸镍纳米颗粒电极材料及制备方法和用途，制备方法如下：步骤1、将镍盐、铁盐、六亚甲基四胺、氟化铵的粉体加入蒸馏水中，超声，再用磁力搅拌器搅拌使其混合均匀，得到前驱体溶液，待用；步骤2、将步骤1的前驱体溶液倒入聚四氟乙烯衬底的反应釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的温度为140～200℃之间进行水热反应，冷却至室温，洗涤、真空干燥，即得铁酸镍纳米颗粒电极材料。本发明提出了一种使用来源丰富，价格低廉的原料制备铁酸镍电极材料的简单方法，并可进一步作为超级电容器电极材料。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种新型的铁酸镍纳米颗粒电极材料及制备方法和用途。

背景技术

随着经济社会的迅速发展，化石能源所引发的环境恶化、能源枯竭受到各国的高度关注，而新型的能源存储设备如超级电容器(ECs)由于充放电速率高，循环寿命长，工作温度范围宽，对环境无污染等优点，被科学家公认为是最有潜力缓解能源危机的储能装置。

电极材料是超级电容器的重要组成部分，是影响超级电容器生产成本和性能的关键因素。超级电容器电极材料主要有碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。碳材料具有循环寿命长、成本低等诸多优点，但其比电容偏低且抗氧化能力较差。导电聚合物电极材料具有良好的导电性，但导电聚合物电极材料长期稳定性差，热稳定性差，易氧化，安全性低。金属氧化物材料由于可发生快速可逆的氧化还原反应，从而具有较高的法拉第赝电容但仍然存在贵金属价格昂贵，过渡金属氧化物比电容相对较低等问题。因此，当务之急是探索具有高性能和环境友好为实际应用更便宜的电极材料。

本发明的铁酸镍纳米颗粒电极材料，在电流密度为4A/g下，经过1500次的恒流充放电，电容量仍保持80.3％，具有良好的电化学稳定性。除此之外该材料具有较高的比电容值，在电化学装置的领域中具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简易可靠的基于铁酸镍纳米颗粒电极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是将一定量的氯化镍、硝酸铁、六亚甲基四胺、氟化铵的粉体加入蒸馏水，混合均匀，转移到聚四氟乙烯衬底的反应釜中，经高温水热反应后，将产物洗涤、干燥得到铁酸镍纳米材料，再将所得材料制成超级电容器电极。

具体技术方案如下：

一种铁酸镍纳米颗粒电极材料，所述铁酸镍纳米颗粒电极材料中，铁酸镍纳米颗粒的形貌为不规则球形颗粒，平均粒径为47nm；将所述铁酸镍纳米颗粒用于超级电容器电极材料，在1500次循环充放电后，电容值仍保持80.3％以上。

一种铁酸镍纳米颗粒电极材料的制备方法，步骤如下：

步骤1、前驱体溶液的制备：

将一定量的镍盐、铁盐、六亚甲基四胺、氟化铵的粉体加入蒸馏水中，置于100ml烧杯中，放入超声仪中超声一段时间，再用磁力搅拌器搅拌30分钟使其混合均匀，得到前驱体溶液，待用；

步骤2、铁酸镍纳米颗粒电极材料的制备：

将步骤1的前驱体溶液倒入100ml聚四氟乙烯衬底的反应釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的温度为140～200℃之间进行水热反应，反应6～20小时，冷却至室温，多次洗涤、真空干燥，即得铁酸镍纳米颗粒电极材料。

步骤1中，所述的镍盐、铁盐、六亚甲基四胺、氟化铵的摩尔比为0.2～2：0.2～2：3～10：2～10，所述镍盐在蒸馏水中的浓度为5～25mmol/L。

所述的镍盐为氯化镍、硝酸镍和醋酸镍中任一种。

所述的铁盐为氯化铁、硝酸铁和醋酸铁中任一种。

步骤2中，所述水热反应温度为140～200℃，时间为6～20小时。