[发明专利]一种NiMo-LDH@Co-ZIF-67多孔核壳结构复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种NiMo‑LDH@Co‑ZIF‑67多孔核壳结构复合材料，以六水硝酸钴和二甲基咪唑为起始原料制备Co‑ZIF‑67，再以六水硝酸镍、二水钼酸钠、Co‑ZIF‑67和尿素为原料，经一步水热法制得NiMo‑LDH@Co‑ZIF‑67多孔核壳结构复合材料；Co‑ZIF‑67为椭圆片状空心结构的核结构；NiMo‑LDH@Co‑ZIF‑67为多孔核壳结构的壳结构。其比表面积为180‑210 m² g^‑1，孔径分布为3‑4 nm。其制备方法包括：1，Co‑ZIF‑67的制备；2，NiMo‑LDH@Co‑ZIF‑67多孔核壳结构复合材料的制备。作为超级电容器电极材料，在0‑0.5 V，电流密度为1 A g^‑1时充放电，比电容为1500‑2000 F g^‑1；在电流密度为10 A g^‑1，5000圈循环，保留初始比电容的85‑90%。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种NiMo-LDH@Co-ZIF-67多孔核壳结构复合材料的制备方法和应用。

背景技术

介于传统电容器和二次电池之间，超级电容器作为一种新型的能量储存装置由于具有高功率密度，长循环寿命，快速充放电等的特性，在近年来受到研究人员广泛的关注。电极材料是组成超级电容器的核心，其电化学性能的好坏直接决定了超级电容器的储能性能。

金属氢氧化物由于具有较高的理论比电容值而在超级电容器储能领域受到广泛研究，而它存在的主要问题在于它在合成过程产生的严重微观结构堆积，造成了其速率性能和循环稳定性能降低。通常可以采用引入载体的方式，将金属氢氧化物均匀生长在载体之上，由此改善它的团聚，提高比表面积。

现有技术1，Wu等人（Wu X , Huang B , Wang Q , et al. High energy densityof two-dimensional MXene/NiCo-LDHs interstratification assembly electrode:Understanding the role of interlayer ions and hydration [J]. ChemicalEngineering Journal, 380(2020)122456.）首先通过使用HF酸刻蚀MAX的方法获得MXene，然后以MXene为载体，将十六烷基三甲基溴化铵阳离子（CTAB）修饰的MXene（MXene-CTAB）和十二烷基苯磺酸阴离子（DBS）修饰的NiCo-LDHs (NiCo-LDHs-DBS)混合，以静电吸附生长的方式，制备了二维层间组装复合电极（MXene/NiCo-LDHs）。所得复合电极在0.5 A g^-1的电流密度下具有 1207 F g^-1的比电容，而纯的NiCo-LDHs在0.5 A g^-1的电流密度下的比电容只有896 F g^-1，比电容提升显著。

现有技术2，Huang等人（Huang L, Liu B, Hou H, et al. Facile preparationof flower-like NiMn layered double hydroxide/reduced graphene oxidemicrosphere composite for high-performance asymmetric supercapacitors[J].Journal of Alloys Compounds, 730(2018)71-80.）首先通过传统的Hummer法获得GO，然后再通过水热的方法以GO作为载体，在GO上生长具有花状3D结构的NiMn LDH复合材料。所得含有4.46 wt% rGO的NiMn LDH/rGO-4复合材料在1 A g^-1的电流密度下表现出1500 Fg^-1的比电容，而纯的NiMn LDH在1 A g^-1的电流密度下的比电容只有502 F g^-1，比电容提升接近3倍。