[发明专利]一种双壳层氧空位的Ni-Co-S@Co3O4-δ的纳米复合材料制备的新方法

说明书

本发明公开了一种双壳层氧空位的Ni‑Co‑S@Co₃O_4‑δ的纳米复合材料制备的新方法，具有理论高容量Co₃O₄作为最具应用前景的超级电容器的正极材料之一，首先以碳纸作为载体，利用离子交换法‑低温热处理法合成Ni‑Co‑S@Co₃O₄核壳结构纳米复合材料，进一步通过普适还原法得到双壳层氧空位的Ni‑Co‑S@Co₃O_4‑δ的纳米复合材料，极大提高电极的传导能力和离子扩散能力，为新型高性能Co₃O₄基电极材料设计提供一种新颖的方法。

技术领域

本发明涉及一种双壳层氧空位的Ni-Co-S@Co₃O_4-δ的纳米复合材料制备的新方法，具体涉及离子交换法-低温热处理法-普适还原法制备双壳层氧空位的Ni-Co-S@Co₃O_4-δ的纳米复合材料。

背景技术

超级电容器是一种具有功率密度高、工作温度范围宽，使用寿命长的储能装置，是实现高效能源利用与可再生能源存储的重要原件。在环境污染和能源危机的背景下，电容器的开发具有重要的现实意义和战略意义，顺应了国家的能源发展战略。以Co₃O₄为代表的过渡金属氧化物赝电容超级电容器的正极电极材料具有高理论电容量、较宽的电位窗口以及环境友好等特点，因而具有良好的应用潜力。但Co₃O₄自身导电性极差且离子在其晶格结构中扩散缓慢。这些致命的缺点极大程度地限制了Co₃O₄正极获取高容量以及高倍率性能。因而如何同时改善Co₃O₄的电子传导能力(即减小自身电阻)以及离子扩散能力成为开发出性能优异的基于Co₃O₄赝电容电极材料的关键。最近，一种新的电极材料过渡金属硫化物(Co₃S₄，NiS₂和MoS₂)具有低的电负性和优良的电子传导性能被用在超级电容器做电极材料。很多相关文献报道设计合成金属氧化物/硫化物复合材料，三元硫/金属硫化物，两种组分通过协同作用提高电化学性能。最近南京理工大学纳米能源材料课题组夏晖课题组常温利用硼氢化钠的H^-的强还原性夺取氧化物表面的氧来构筑非晶壳-结晶核异质结构并引入氧空位，使Co₃O₄失氧形成氧空位，进而减小自身电阻，加速电子传导，还原过程会逐渐破坏四氧化三钴表层的晶格结构，形成非晶壳层。非晶结构的各向同性可为离子提供大量传输通道，进而极大地提高了离子的扩散能力。