[发明专利]纳米片状镍氢氧化物复合钴钌氧化物的制备方法和应用

说明书

本发明公开一种纳米片状镍氢氧化物复合钴钌氧化物的制备方法，属于无机材料制备技术领域。本发明所述方法为：向镍盐、钴盐和钌盐的混合溶液中加入沉淀剂，通过控制水热反应温度得到化合物的微晶沉淀，经过过滤，洗涤，干燥制得镍氢氧化物复合钴钌氧化物的六角方形纳米片。本发明所述方法工艺简单、条件温和、流程短，适合工业化开发，能快速制备镍氢氧化物复合钴钌氧化物的六角方形纳米片，通过调节温度可以实现镍氢氧化物复合钴钌氧化物的六角方形纳米片形貌的调控，该纳米片状镍氢氧化物复合钴钌氧化物可用作镍氢电极材料和超级电容器电极材料。

技术领域

本发明涉及一种纳米片状镍氢氧化物复合钴钌氧化物制备方法和应用，属于无机材料制备技术领域。

背景技术

纳米科学的发展为新材料研究开辟了新的领域，调控合成具有特殊结构的微纳米材料在基础科学研究和实际应用中具有重要的意义，尤其是以低维度纳米单元进行自组装而得到的具有特殊形貌和结构的复杂纳米结构，能够获得更优的物理或化学性能。通过控制合成条件(如反应物料浓度、温度和晶化时间等)可以实现晶粒尺寸及粒径分布的可调控性。B.Mavis等(J.Power Sources,2004,134:308-317)采用该法制备了三组分的双氢氧化物，不同的原料配比对产物的组成和电化学性能有影响。要想得到具有特定形貌和结构的无机材料还需将有机模板剂除去，而采用的方法可以是溶解或煅烧。常用的有机物模板剂有多糖类、表面活性剂(如CTAB)形成的微乳液、嵌段共聚物(如P123)、多肽类以及LB膜等。水热法是将含有二价和三价金属离子的混合盐溶液和沉淀剂快速混合成核，把得到的浆液迅速转入水热釜中，在水热条件下反应一段时间，这样可以提高水滑石的结晶度。待水热釜自然冷却后取出其中的混合浆液，反复洗涤并过滤，最后干燥滤饼得到目标产物。该方法中的陈化温度和压力是影响结晶度的两个重要因素。

镍、钴的碱式盐在电极材料，催化剂，电子材料、磁性材料的添加剂等领域具有重要应用。金属氧化物在电极/溶液界面反应所产生的法拉第赝(准)电容要远大于多孔炭材料的双电层电容。金属氧化物类电极材料与碳材料产生的双电层电容不同，它是通过在溶液与电极界面处发生的氧化还原反应来体现其电容性的，且相应的电容量较前者大很多。二氧化钌(RuO₂)是金属氧化物中最先作为电极材料研究的，其比电容能达到1170F·g^-1。二氧化铱的氧化还原电容特性与RuO₂类似，虽然导电率良好，比容量、能量密度和功率密度均较高(J.Power Sources,1996,62(2):155-159；Mater.Chem.Phys.,2004,83(2-3):260-264；)，但仍然不能广泛应用，主要原因是它们有毒并且价格不菲。所以人们在不断努力探索以寻找其它的廉价的替代氧化物。Yuan等(Electrochim.Acta.,2012,78:532-538)通过在泡沫镍上先沉淀氢氧化物再焙烧的两步法制备了六边形的氧化镍纳米片阵列，在2A/g的电流密度下获得了1124F/g的比容量，且在8A/g的恒电流下循环5000次后比容量只衰减8％，说明有很好的电化学稳定性，但是难于大规模地制备。但这些材料的比容量无法和二氧化钌相比。