[发明专利]一种Ni(OH)2

说明书

本发明是设计一种Ni(OH)₂/多层石墨烯复合材料的制备方法。片层Ni(OH)₂具有大的比电容量，但其导电性能差。若单独作为超级电容器的电极材料会造成电极内阻大、倍率性能和循环性能差等缺陷。本发明在于提供一种简单的Ni(OH)₂/多层石墨烯复合材料的制备方法，在石墨烯/金属氢氧化物复合材料中，石墨烯优异的循环稳定性能和金属氢氧化物的高容量性得到了大的提升。制备的复合材料作为超级电容器的电极材料时，获得了高性能的超级电容器。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种Ni(OH)₂/多层石墨烯复合材料的制备方法。生产制备的材料在储能应用和节能环保方面具有良好的应用价值。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法。与传统电容器相比，它具有较大的容量、比能量或能力密度、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。超级电容器是一种具有高功率密度和长循环寿命的新型储能装置。碳材料、金属氢氧化物和导电聚合物是常见的三种超级电容器的电极材料。在石墨烯/金属氢氧化物复合材料中，石墨烯优异的循环稳定性能和金属氢氧化物的高容量性得到了大的提升。因此，石墨烯/金属氢氧化物复合材料的研究是超级电容器领域的一个热点研究方向。片层 Ni(OH)₂具有大的比电容量，但其导电性能差。若单独作为电极材料会造成电极内阻大、倍率性能和循环性能差等缺陷。因此，与碳材料复合来解决这些不足成为了研究者的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的Ni(OH)₂/多层石墨烯复合材料的制备方法。制备的复合材料作为超级电容器的电极材料时，获得了高性能的超级电容器。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案步骤如下：

步骤一：量取体积比为8:2的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)和蒸馏水，混合均匀后作为混合溶剂，其中，两溶剂的体积和作为混合溶剂的体积；

步骤二：加入膨胀石墨，超声振荡3小时，得到多层石墨烯溶液。其中多层石墨烯的表面含氧量小于3％，石墨烯层数小于100层；

步骤三：在多层石墨烯溶液中加入尿素和六水氯化镍，尿素所需量为3～6mg/mL，六水氯化镍量为7.14～11.9mg/mL。将混合溶液搅拌5～10分钟后，倒入水热反应釜，在150℃温度下保温2小时后冷却至室温；

步骤四：取出步骤三得到的产物，用酒精离心清洗3次，再用水离心清洗3次，清洗后的产物在干燥箱中以60℃干燥24小时，得到干燥的Ni(OH)₂/多层石墨烯复合材料。

优选地，步骤三中，尿素的添加量为4mg/mL，六水氯化镍的添加量为7.14mg/mL。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)多层石墨烯具有制备简单、良好的导电性、比表面积大和负载金属离子能力强等特点，以多层石墨烯作为基底，则复合材料制备过程中保持了多层石墨烯良好的性能。

(2)该方法在石墨烯表面制备Ni(OH)₂，不需要对多层石墨烯表面进行氧化处理，减小了工艺过程。

(3)该方法制备的Ni(OH)₂垂直于石墨烯排列，有利于电解液的浸入，从而增加与电解液的接触面积，提高双电层电容效应。同时减小了载流子的扩散距离，从而减小电极的内阻。

(4)本发明制备的Ni(OH)₂片层厚度薄，大约在5nm以下。从而有利于提高材料的面积和活性物质的氧化还原活性。