[发明专利]一种钴镍锰硫化物-银纳米线-石墨烯复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钴镍锰硫化物‑银纳米线‑石墨烯复合电极材料及其制备方法。所得CoNiMn‑S/Ag NWs/G复合电极材料综合利用石墨烯的双电层电容特性、过渡金属硫化物的赝电容特性、以及银纳米线高比表面积、大长径比、优良导电性和柔韧性等优点，通过石墨烯、过渡金属硫化物和银纳米线的协同增强效应获得高性能的薄膜电极材料。该材料用作超级电容器电极材料时，表现出高的比电容、良好的倍率性能、低的传输阻力、优异的循环稳定性能，在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及复合电极材料领域。

背景技术

超级电容器是一种新型绿色储能器件，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等优点，在航空航天、国防科技、信息技术和电动汽车等领域具有广泛的应用前景。根据储能原理，超级电容器可以分为双电层电容器和法拉第赝电容器，电极材料主要包括碳材料、金属氧化物和导电聚合物等。其中，碳材料是典型的双电层电容器电极材料，具有导电性优异、化学稳定性好、循环寿命长以及来源丰富等优点，不足是其比电容较低。金属氧化物和导电聚合物是基于法拉第过程储能的电极材料，具有高的能量密度和理论比电容等优点，缺点是循环稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种钴镍锰硫化物-银纳米线-石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)前驱体的制备：将钴盐、镍盐、锰盐、尿素、NH₄F加入到去离子水中，制得CoNiMn前驱体；

将所述CoNiMn前驱体转移到水热釜中，再加入镍泡沫，充分反应后，将滤出产物进行清洗，即得负载在镍泡沫载体上的CoNiMn前驱体；

(2)负载在镍泡沫上的CoNiMn-S纳米线的制备：将步骤(1)所得的负载在镍泡沫载体上的CoNiMn前驱体加入到Na₂S·9H₂O水溶液中，充分反应后，将滤出物水洗、干燥，即得到负载在镍泡沫上的CoNiMn-S纳米线；

(3)氨基化银纳米线(NH₂-Ag NWs)的制备：将Ag NWs乙醇分散液、半胱氨酸、乙醇在室温下剧烈搅拌反应，离心后得NH₂-Ag NWs；

(4)银纳米线/石墨烯(Ag NWs/G)复合物的制备：将步骤(3)所得的NH₂-Ag NWs和羧基化石墨烯(G-COOH)加入到去离子水中，充分反应后，分离得到Ag NWs/G复合物,将其加入到去离子水中，配制成Ag NWs/G复合物的水溶液；

(5)将步骤(2)所得的负载在镍泡沫上的CoNiMn-S纳米线放入步骤(4)所得的AgNWs/G复合物的水溶液中，反复浸渍-提拉，干燥后即得到负载在镍泡沫上的钴镍锰硫化物/银纳米线/石墨烯(CoNiMn-S/Ag NWs/G)复合电极材料。

值得说明的是，本发明体在系中融合石墨烯双电层电容和过渡金属硫化物赝电容两者的优点，以有效提高超级电容器的电化学性能；通过掺杂银纳米线结构，进一步改善复合电极体系的导电性和有效质量，进而提高超级电容器的循环寿命等关键电化学性能指标。

进一步，步骤(1)中：所述钴盐为Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O或Co(CH₃COO)₂·4H₂O；

进一步，步骤(1)中：所述镍盐为Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O或Ni(CH₃COO)₂·4H₂O；