[发明专利]一种制备3D-MnO2/Ni复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备3D‑MnO₂/Ni复合材料的方法，步骤如下：将大小为2.5cm×1.5cm的泡沫镍置于丙酮、乙醇溶液中分别超声25‑35min，然后浸于盐酸溶液中刻蚀20‑30min，用大量的去离子水洗净后，放于52‑58℃的烘箱内干燥，备用；将醋酸锰和醋酸铵溶于蒸馏水中，将泡沫镍置于上述溶液中，在0.7‑0.9mA/cm²的电流密度下沉积35‑45min，待电沉积完后，取出Ni网，水洗，55‑65℃干燥即得。该方法简便、快捷、易操作，制备的3D‑MnO₂/Ni复合材料具有较高的放电比容量和良好的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种制备3D-MnO₂/Ni复合材料的方法。

背景技术

化石燃料广泛使用使得全球经济迅速增长，同时也带来了2个问题：一是加速了化石燃料的耗尽，二是带来了环境问题，如加速了温室气体的排放、导致了水和空气的污染。如何在可持续发展下开发新的清洁能源是世界各地共同关心的主要问题，也是我国社会经济发展的重要课题。为了实现低碳经济和使用清洁的可再生能源，人类社会离不开发展和使用先进能源存储技术。如今世界大部分国家使用的可再生清洁能源是依赖太阳能、风力和其他可再生能源。但是，这些能源的输出受气象条件、地域以及时间等因素所限制，并且发生某些地区能源过剩而有些地区能源不足的情况，因此，有必要开发能量储存及转换的系统。电池、燃料电池和电化学超级电容器被公认为是3种最重要的电化学储存和转换设备。

超级电容器学术上也叫电化学电容器。由于该装置具有在数秒内进行完全充放电、循环性能极好、功率密度高等优点已经在学术界和产业界引起广泛的关注。到目前为止，应用于超级电容器的电极材料主要有碳材料、金属氧化物/氢氧化物，以及导电聚合物，每一种电极材料都有着其自身的优点和缺点，比如，碳材料具有超长的循环稳定性和高的功率密度，但是其较低的能量密度限制了他的应用。另一方面，过渡金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物作为高的赝电容材料被广泛地开发，然而这些材料却面临着电化学反应速率的限制。最近，由于复合型纳米材料能够弱化单一材料缺点的限制而被广泛地应用于超级电容器电极材料。

在各种过渡金属氧化物中，MnO₂由于具有低价、含量丰富和较高的理论比电容（1380F·g^-1），此外，MnO₂使用的电解液通常为环境友好的“绿色”电解液（譬如Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄等）被认为是最有希望工业化的电极材料。目前制备MnO₂的方法主要有水热法、模板法、溶胶-凝胶法、液相沉淀法等，不同的制备方法可以生长出不同形貌与性能的材料。虽然目前对MnO₂电极材料的研究很多，然而MnO₂较差的导电性（10^-5～10^-6S·cm）和低结晶度以及机械韧性等特点导致其在发生电化学过程中的低利用率。因此，增加其导电性和与电解液的接触面积是提升其电化学比电容的主要途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备3D-MnO₂/Ni复合材料的方法。

本发明通过下面技术方案实现：

一种制备3D-MnO₂/Ni复合材料的方法，包括如下步骤：将大小为2.5cm×1.5cm的泡沫镍置于丙酮、乙醇溶液中分别超声25-35min，然后浸于浓度为1mol/L的盐酸溶液中刻蚀20-30min，用大量的去离子水洗净后，放于52-58℃的烘箱内干燥，备用；将15-25份醋酸锰和20-30份醋酸铵溶于90-100份蒸馏水中，将泡沫镍置于上述溶液中，在0.7-0.9mA/cm²的电流密度下沉积35-45min，待电沉积完后，取出Ni网，水洗，55-65℃干燥即得；各原料均为重量份。