[发明专利]一种超薄纳米花结构水滑石超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄纳米花结构水滑石超级电容器电极材料及其制备方法，将氯化钴水溶液和氯化镍水溶液混合，得到混合溶液；搅拌状态下，滴加形貌调节剂氨基酸水溶液，搅拌反应1～2h；缓慢滴加沉淀剂NH₃·H₂O水溶液，搅拌反应3～5h；随后将反应体系于80～100℃油浴中，恒温回流搅拌10～15h；最后将反应所得沉淀物过滤，用去离子水和乙醇交替清洗，真空过滤后即得。本发明制备得到的超薄纳米花结构水滑石超级电容器电极材料具有较高比表面积和较多的活性位点，其层间间隙能够促进氧化还原过程，超薄的纳米片为提供电化学反应提供更多的活性位点，且三维纳米花结构稳定。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料的技术领域，尤其涉及一种超薄纳米花结构水滑石超级电容器电极材料及其制备方法。

背景技术

当前的能源结构引起了社会的高度关注。能源生产和储存的进步推动了能源结构向可持续和可再生能源的转变。在高效储能器件中，超级电容器(SC)因其功率密度高、循环寿命长，在后备电源系统、电动汽车、便携式电子器件等许多领域都有应用。根据电荷储存机制，SCs通常分为两种类型。I类为电双层电容器(EDLCs)，主要由碳基材料组成，如碳纳米管、石墨烯水凝胶、石墨烯纳米带、碳泡沫等。I型超级电容器具有特殊的循环/速率稳定性，然而，低的比电容。II型为假电容器(PCs)，主要由金属氧化物/羟基和导电聚合物组成，如Nb₂O₅、Co₃O₄、MnO₂、Co(OH)₂和聚苯胺。II型超级电容器通常具有较高的比电容，但是循环稳定性差。双金属水滑石(LDHs)是一种新兴的二维(2D)纳米片结构，具有优异的储能特性。由于双金属的稳定结构和协同作用，双金属LDHs通常比单金属氢氧化物表现出更好的电化学性能。LDH具有二维无机层状结构，其通式为[M_1-xM'_x(OH)₂]_x⁺[(A_n-x/n)·mH₂O]，其中M和M'代表形成八面体水滑石状正电荷层的二价和三价金属阳离子，A^n-表示电荷平衡阴离子(例如LDHs层间的Cl^-，NO₃^2-，CO₃^2-)。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有三维纳米花结构水滑石超级电容器电极材料，兼具结构稳定和高比容量双重优点。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种超薄纳米花结构水滑石超级电容器电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯化钴水溶液和氯化镍水溶液混合，得到混合溶液；

(2)搅拌状态下，滴加形貌调节剂氨基酸水溶液，搅拌反应1～2h；

(3)向步骤(2)反应体系中，缓慢滴加沉淀剂NH₃·H₂O水溶液，搅拌反应3～5h；

(4)将步骤(3)反应体系于80～100℃油浴中，恒温回流搅拌10～15h；

(5)将步骤(4)反应所得沉淀物过滤，用去离子水和乙醇交替清洗，真空过滤后即得。

具体地，步骤(1)中，所述氯化钴水溶液的浓度范围为0.1mol/L～0.5mol/L；所述氯化镍水溶液的浓度范围为0.1mol/L～0.5mol/L。

优选地，步骤(1)中，所述混合溶液中，氯化钴与氯化镍的摩尔比为(1～2):(2～1)。