[发明专利]一种镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，公开了一种镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料及其制备方法和应用。所述核壳纳米材料是将钼酸铵溶解到去离子水中，加入酸处理过碳布，在水热反应釜中反应，制得碳布上负载三氧化钼纳米棒阵列前驱体，将前驱体材料作为工作电极插入含有可溶性镍钴盐混合溶液中，利用电化学工作站选用电位阶跃模式反应，经水洗、干燥制得。本发明制备过程简单、工艺稳定、易于操作、成本低，无污染等特点。镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料具有独特的一维阵列结构，不仅有利于电解液的有效浸润，同时能使电解液和活性物质充分接触，从而提高材料的电化化学性能，可以作为超级电容器电极材料。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，更具体地，涉及一种镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料及其制备和应用。

背景技术

超级电容器作为具有优越前景的储能设备近年来受到诸多研究者的广泛关注。超级电容中常用的电极材料-碳基双层电容材料，由于其相对较低的比容量使其应用发展受到限制而难以满足日益增长的、对电能存储设备的需求。一般情况下，含有过渡金属的化合物具有更高的比容量。其中，三氧化钼因为具有价格低廉、易于制备、低毒性和比电容高在那个优势，其作为电极材料在高性能超级电容器、锂离子电池和太阳能电池中被广泛的研究。然而，三氧化钼由于导电性较低进而使其电子迁移率较差，难以承受较高电流密度等原因，作为高性能超级电容器电极材料，其电化学性能还不够理想。目前，为了有效的提高电极材料的导电性，将三氧化钼与具有良好导电性的过渡金属化合物（例如氧化钴和氧化镍等）复合制备复合材料是提高电极材料电化学性能的另一种有效途径。镍钴氢氧化物作为一种新型的双过渡氢氧化物，镍钴氢氧化物具有镍化合物的高比容量和钴化合物高稳定性等特点，这些性质使其具有特殊的性能和应用。迄今为止，采用一种简单易行的方法制备镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料，探讨其电化学性能的相关研究报道非常有限。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明的目的在于提供了一种镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料。该镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料具有高容量性能和稳定性能。

本发明另一目的在于提供了上述镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供了上述镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料，所述核壳纳米棒阵列材料是在碳布基底上制备三氧化钼纳米棒阵列，再在三氧化钼表面生长一层镍钴氢氧化物纳米片，将钼酸铵溶解到蒸馏水中，加入酸处理过碳布，在水热反应釜中反应，经水洗、干燥制得碳布上负载三氧化钼纳米棒阵列前驱体，将前驱体材料作为工作电极插入含有可溶性镍钴盐混合溶液中，利用电化学工作站选用电位阶跃模式反应，采用电位阶跃模式反应，经水洗、干燥制得。

优选地，所述所述钼酸铵和水之间的质量比为（1~4）: 100;所述可溶性镍盐和钴盐比例为关系范围值质量比为1：2，所述可溶性镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍或乙酰丙酮合镍；所述可溶性钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴或乙酰丙酮合钴。

所述的镍钴氢氧化物/三氧化钼核壳纳米棒阵列材料的制备方法，包括以下具体步骤：

第一步， 将碳布依次用硝酸、蒸馏水和乙醇超声，烘干得到碳布基底备用；

第二步，将钼酸铵溶解到蒸馏水中，得到钼酸铵前驱体溶液；

第三步，将钼酸铵前驱体溶液转移到聚四氟乙烯反应釜，并将碳布浸入混合溶液中，将反应釜密封并放置在鼓风干燥箱，在120~150℃条件下反应后，将泡沫镍取出后用水清洗和干燥得到碳布负载三氧化钼阵列纳米材料；