[发明专利]一维二氧化锰@碳@氢氧化镍核-壳纳米线复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种一维二氧化锰@碳@氢氧化镍核‑壳纳米线复合材料的制备方法和应用，该制备方法包括：将单体MnO₂@C纳米线、镍源、过硫酸盐、碱性化合物于水中进行接触反应以制得一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核‑壳纳米线复合材料。该一维二氧化锰@碳@氢氧化镍核‑壳纳米线复合材料具有超长的一维形貌结构，电化学性能优越进而使其能够应用于超级电容器电极材料中，同时该制备方法工艺简单、成本低廉。

技术领域

本发明涉及核-壳纳米线复合材料，具体地，涉及一种一维二氧化锰@碳@氢氧化镍核-壳纳米线复合材料的制备方法和应用。

背景技术

由于对下一代电化学存储器的需求不断提升，超级电容器被认为是最有潜在价值的能量存储器之一，它能表现出高的充放电效率，长的循环寿命和超高的功率密度。根据储能机制，电容器可分为两种：一种是非法拉第双层电容器，另一种是法拉第赝电容器，通常由过渡金属氧化物组成。在这些过渡金属氧化物中，MnO₂特别具有研究价值，因为它具有高理论比容量(理论赝电容为1370F·g^-1)，小的电压滞后和环境友好等优点。然而，在充放电过程中导电性差和体积变化大极大地限制了其在倍率能力和循环稳定性方面的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种一维二氧化锰@碳@氢氧化镍核-壳纳米线复合材料的制备方法和应用，该一维二氧化锰@碳@氢氧化镍核-壳纳米线复合材料具有超长的一维形貌结构，电化学性能优越进而使其能够应用于超级电容器电极材料中，同时该制备方法工艺简单、成本低廉。

为了实现上述目的，本发明提供了一种一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料的制备方法，包括：将单体MnO₂@C纳米线、镍源、过硫酸盐、碱性化合物于水中进行接触反应以制得一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料。

本发明还提供了一种一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料，该一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料通过上述的制备方法制备而得。

本发明进一步提供了一种如上述的一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料在超级电容器中的应用。

在上述技术方案中，本发明利用氢氧化镍纳米薄片的高理论比容量以及出色的电化学活性、成本低的特点，使得氢氧化镍纳米薄片与单体MnO₂@C纳米线复合形成一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料；核-壳结构纳米复合材料扩大了比表面积，提供了更多的位点进行表面氧化还原反应，加快了离子或电子的传输速度。；该一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料具备比电容大、循环稳定性好的性能，可用作超级电容器的电极材料；具体地，在1A/g电流密度下，一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料的比电容可达到1595.4F/g；经过4000次循环后，一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料的电容仍能保持比较稳定，说明一维MnO₂@C@Ni(OH)₂核-壳纳米线复合材料具有良好的稳定性。

此外，该制备方法具有操作简单、成本低廉、条件温和、绿色环保的优点，进而使得该制备方法能够大范围推广。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明