[发明专利]一种用于超级电容器的氟化羟基镍钴纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料科学和电化学技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的氟化羟基镍钴纳米材料及其制备方法，其是通过溶剂热合成工艺制备获得。本发明的氟化羟基镍钴纳米材料制备方法简单、形貌均匀，用于超级电容器中，拥有高能量密度和长循环寿命。

技术领域

本发明属于材料科学和电化学技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的氟化羟基镍钴纳米材料及其制备方法。

背景技术

随着全球变暖和环境污染的急剧增加，寻求一种高效率、低污染的环境友好型能源来代替化石燃料已成为全球关注的热点。超级电容器作为一种新型的化学电源，由于其快速充电、高能量密度和功率密度、长循环寿命、安全可靠性及成本低廉等优点受到人们广泛关注。近年来，科研工作者围绕超级电容器开展了一系列工作。然而，构筑具有高能量密度的超级电容器仍然是科研界亟待解决的问题。

提高超级电容的能量密度最核心的技术仍是提高电极材料的比电容和充放电的电压窗口。过渡族金属氢氧化物和氧化物，由于其高的比电容和快速的氧化还原反应等特点，成为新一代超级电容器的理想电极材料。其中，氢氧化镍或氢氧化钴被认为是构筑非对称超级电容器的理想电极材料，因为它的价格低廉、资源丰富、比电容高且具有赝电容性能。但由于它们自身电导率低、倍率性能差和稳定性差等缺点，严重影响了它的实际应用。为了解决这些缺点，在单金属氢氧化物中引入其他的金属离子，可以通过提高电极的导电率来显著提高电化学性能。为此，人们开拓了镍钴双氢氧化物纳米结构，以获得更加稳定和更高比电容的电极材料。

除了引入其他金属离子以外，将阴离子引入金属氢氧化物也可以提高其超电容特性。近年来，许多过渡金属硫化物、磷化物、氟化物和碳氢化合物表现出优异的超电容特性。因此，将氟离子引入到镍钴双氢氧化物中，作为一种氟化羟基镍钴纳米结构电极，将能大大提高超级电容器的能量密度和循环稳定性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超级电容器的氟化羟基镍钴纳米材料及其制备方法，所要解决的技术问题是制备具有高电容特性的氟化羟基镍钴纳米材料，进而将其组装成具有高能量密度和长循环寿命的超级电容器。

本发明为了实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明用于超级电容器的氟化羟基镍钴纳米材料，其特点在于：所述氟化羟基镍钴纳米材料是通过溶剂热合成工艺使氟离子取代氢氧化镍钴中的部分羟基，而制备获得。所述氟化羟基镍钴纳米材料涂覆于泡沫镍上制备成电极，用于超级电容器。

本发明的氟化羟基镍钴纳米材料为厚度5-20nm的纳米片或直径2-200nm的纳米线。优选的，当所述氟化羟基镍钴纳米材料为平均直径为20nm的纳米线交织成的多孔纳米片时，用于超级电容器，具有最优的性能。

上述氟化羟基镍钴纳米材料的制备方法为：将四水乙酸镍(Ni(CH₃COO)₂·4H₂O)、四水乙酸钴(Co(CH₃COO)₂·4H₂O)、氟化铵(NH₄F)和尿素溶解于含异丙醇的水溶液中，超声混合均匀后移入高压反应釜中，在温度120-180℃下保温10h；待反应釜自然冷却至室温，取出，离心清洗、干燥，即获得氟化羟基镍钴纳米材料。

优选的，四水乙酸镍、四水乙酸钴、氟化铵、尿素、异丙醇和水的用量比为0-4mmol：0-4mmol：4mmol：5mmol：20mL：20mL。

优选的，所述高压反应釜的体积为50mL。

优选的，所述保温是在恒温鼓风干燥箱中进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明的氟化羟基镍钴纳米材料制备方法简单、形貌均匀，用于超级电容器中，拥有高能量密度和长循环寿命。