CN105244182A - 电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法及超级电容器 - Google Patents

电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法及超级电容器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，包括以下步骤：(1)、将二水钼酸钠和六水硝酸镍加入超纯水中，然后加氨水调pH7-8，搅拌混合至溶液清澈；(2)、将平纹碳布和/或碳纤维置于密闭反应容器内，然后加入步骤(1)中的混合溶液，密封；(3)、将步骤(2)准备好的密闭反应容器置于能恒温控制的加热设备中加热，在碳布上生长出β-NiMoO4纳米线；(4)、将步骤(3)中的密闭反应容器冷却至室温，取出碳布，经清洗后，经烘干后，在空气中煅烧得到生长β-NiMoO4纳米线的碳布或碳纤维。还公开了该种材料在超级电容器上的应用，可控参数较少，成本低，反应条件温和，电导率高，电容特性好，能量密度和功率密度大，循环寿命较长。

Description

电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法及超级电容器
技术领域
本发明涉及一种无机材料合成及其应用，具体涉及一种电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法及超级电容器。
背景技术
目前，能源枯竭和环境污染问题日益严重，开发新能源材料和新能源存储系统已经成为世界性的研究热点之一。随着科技的发展和信息社会的到来，各种计算机有关的电子设备，电能汽车及家用电器的逐步普及，对高性能存储器备用电源的要求越来越高。同时，这些储能装置除了对能量密度有一定要求外，对功率密度的要求也越来越高。
然而，目前的电池受制作技术和成本的限制，如短的循环寿命，较慢的充放电，较低的能量率密和功率密度；传统的静电电容器也因能量密度过低而不能满足需求。因此，迫切需要高功率性的储能装置以满足当前特殊应用领域的需求。
近来，电化学电容器成为人们的研究热点，电化学电容器是介于传统电容器和二次电池之间的一种新型储能器件，具有比传统电容器更高的能量密度和比二次电池更高的功率密度，而且具有较高的循环寿命。
众所周知，纳米半导体材料与其块体材料相比，由于它们具有较大的比表面积和尺寸，在能量收集和能量存储应用中具有潜在的优势。此外，适当的纳米结构电极可以提高它的功率密度和循环稳定性。到目前为止，各种赝电容器电极材料中，水合二氧化钌具有最佳的性能，然而，它成本太高，阻碍了其在实际应用中的应用。从电极材料的角度，有效的策略是利用材料本身的高性能和纳米结构的金属氧化物，特别是多金属氧化物由于具有很好的协同效果越来越受到人们的青睐，并且价格低廉。
钼酸镍是满足上述要求的材料，为了提高钼酸镍活着钼酸钴的超级电容性能，中国专利CN103779105A和CN1038111189A提出了一种与石墨烯混合，制备复合材料的方法，CN201510115895提出了以油胺为碳源，采用碳包覆的方式，在钼酸钴和钼酸镍材料表面包覆一层碳，制备得到复合电极材料。其制备方法复杂。
其次目前以钼酸镍制成的超级电容器大都为液态，不易储存，体积大。不方便使用。
发明内容
针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种简单的电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，本发明的第二目的在于提供一种固态的超级电容器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将二水钼酸钠和六水硝酸镍按照摩尔比1:1加入超纯水中，然后加氨水调pH7-8，搅拌混合至溶液清澈；
(2)、将经过高锰酸钾溶液浸泡的平纹碳布和/或碳纤维置于密闭反应容器内，然后加入步骤(1)中的混合溶液，密封；
(3)、将步骤(2)准备好的密闭反应容器置于能恒温控制的加热设备中加热，在碳布上生长出β-NiMoO4纳米线；
(4)、将步骤(3)中的密闭反应容器冷却至室温，取出碳布，经清洗后，烘干，然后在空气中煅烧得到生长β-NiMoO4纳米线的碳布或碳纤维。
本发明合成方法，所采用的原料为较为廉价的二水钼酸钠和六水硝酸镍，而且为一步合成，即原料和反应溶剂一次加入反应器后置入恒温炉内加温反应，合成过程中可控参数较少，合成成本低，反应条件温和，操作步骤简单。β-NiMoO4纳米线是金属氧化物材料，表面积大，附着能力好，有较高的电导率，且具有良好的电容特性，能量密度和功率密度大，循环寿命较长，具有优异的超级电容性能。
步骤(1)中，超纯水的加入量为17ml/0.025mol二水钼酸钠。
所述密闭反应容器由耐酸碱、耐高温高压的材料制成。优选所述密封反应容器为铁氟龙管。
步骤(3)中加热温度为130-150℃，加热时间5-14h。
步骤(4)中，密闭反应容器采用自然冷却或在冷水中急冷的方式冷却至室温；烘干的温度为50-70℃；清洗过程为先先经过去离子水清洗，然后用污水乙醇清洗，然后再在丙酮中超声清洗。
步骤(4)中，煅烧温度为400-500℃，煅烧时间2-4h。
本发明的另一目的是这样实现的：一种超级电容器，其特征在于：其制备方法为：
在碳棒上紧密缠绕生长β-NiMoO4纳米线的碳纤维，在碳纤维上涂覆电解液，然后在碳纤维外缠绕一圈隔膜，再将涂有电解液的生长β-NiMoO4纳米线的碳布缠绕在隔膜外表面，得到缠绕式超级电容器。
在上述方案中：所述电解液为聚乙烯醇-氯化锂电解液。
在上述方案中：被生长β-NiMoO4纳米线的碳纤维缠绕的碳棒的长度为2cm。
本发明的超级电容器为固态形式，易于储存，便携，体积小，采用生长-NiMoO4纳米线的碳纤维和碳布制成，该纳米材料拥有很高的比表面积并且生长在碳布或碳纤维上，使得它具有较高的电导率和电容性能。β-NiMoO4纳米线可以将锂离子吸附或者镍离子发生化学价氧化还原反应而提高电容器的性能。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用一步法合成β-NiMoO4，即原料和反应溶剂一次加入反应器后置入恒温炉内加温反应，合成过程中可控参数较少，合成成本低，反应条件温和，操作步骤简单，所采用的原料成本低，有较高的电导率，且具有良好的电容特性，能量密度和功率密度大，循环寿命较长，具有优异的超级电容性能。本发明制成的超级电容器易于储存，便携，体积小、电容性能好。
附图说明
图1(a)、(b)分别是本发明方法制备的生长在碳布上的β-NiMoO4纳米线的XRD图和EDS图，(c)和(d)为TEM图。
图2是本发明方法制备的生长在碳布上的β-NiMoO4纳米线SEM图。
图3(a)是本发明方法制备的生长在碳布上的β-NiMoO4纳米线电容器相同电流密度不同反应时间充放电的对比图；
(b)是140℃8h的不同电流密度充放电图；
(c)和(d)分别为比电容和功率、能量密度图。
图4是本发明方法制备的生长在碳布上的β-NiMoO4纳米线电容器的循环稳定图和库伦比率图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
一种电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法：
1、将0.025mol二水钼酸钠和0.025mol六水硝酸镍加入14ml超纯水中，在3ml超纯水中加入氨水，调节为8，将该3ml加有氨水的超纯水加入上述混合液中，调pH7-8之间，搅拌混合至溶液清澈。
2、将经过高锰酸钾溶液浸泡的平纹碳布和/或碳纤维置于密闭反应容器内，然后加入步骤(1)中的混合溶液，密封。密封碳纤维从碳布中抽出，碳布的厚度为0.5mm，面积为2cm×3cm，密闭反应容器由耐酸碱、耐高温高压的材料制成，本实验采用铁氟龙管。
3、将步骤2准备好的铁氟龙管置于能恒温控制的加热设备(如马弗炉、电阻炉、烘箱等)中加热5-14h在碳布上生长出β-NiMoO4纳米线，加热温度为130-150℃。
4、将步骤(3)中的密闭反应容器冷却至室温，可采用自然冷却或在冷水中急冷的方式冷却至室温。取出碳布，清洗，清洗过程为先先经过去离子水清洗，然后用污水乙醇清洗，然后再在丙酮中超声清洗。清洗完后在50-70℃下烘干，再再空气中于400-500℃下煅烧2-4h得到生长β-NiMoO4纳米线的碳布或碳纤维。
实施例2：
在碳棒的中部紧密缠绕生长β-NiMoO4纳米线的碳纤维，被生长β-NiMoO4纳米线的碳纤维缠绕的碳棒的长度为2cm，在碳纤维上涂覆聚乙烯醇-氯化锂电解液，然后在碳纤维外缠绕一圈隔膜，再将涂有聚乙烯醇-氯化锂电解液的生长β-NiMoO4纳米线的碳布缠绕在隔膜外表面，得到缠绕式超级电容器。其充放电性能如图3(a)所示，在电流密度为0.75A/g时，看出生长时间在8h放电最长即性能最好。图3(b)所示，在电流密度为0.25A/g时，放电时间可以达到1331秒。图3(c)知比电容最大可达414F/g。图3(d)能量密度最大可达36.86Wh/g，功率密度最大可达1100W/kg。对其稳定性进行6000次循环测试得到，其在3000次以内性能良好，3000次以后比电容逐渐下降。库伦比率基本达到百分一百，表明其性能良好。
本发明不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将二水钼酸钠和六水硝酸镍按照摩尔比1:1加入超纯水中，然后加氨水调pH7-8，搅拌混合至溶液清澈；
(2)、将经过高锰酸钾溶液浸泡的平纹碳布和/或碳纤维置于密闭反应容器内，然后加入步骤(1)中的混合溶液，密封；
(3)、将步骤(2)准备好的密闭反应容器置于能恒温控制的加热设备中加热，在碳布上生长出β-NiMoO4纳米线；
(4)、将步骤(3)中的密闭反应容器冷却至室温，取出碳布，经清洗后，烘干，在空气中煅烧得到生长β-NiMoO4纳米线的碳布或碳纤维。
2.根据权利要求1所述电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，超纯水的加入量为17ml/0.025mol二水钼酸钠。
3.根据权利要求1所述电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：所述密闭反应容器由耐酸碱、耐高温高压的材料制成。
4.根据权利要求2所述电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：所述密封反应容器为铁氟龙管。
5.根据权利要求1-4任一项所述电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：步骤(3)中加热温度为130-150℃，加热时间5-14h。
6.根据权利要求5所述电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，密闭反应容器采用自然冷却或在冷水中急冷的方式冷却至室温；烘干的温度为50-70℃；清洗过程为先经过去离子水清洗，然后用污水乙醇清洗，然后再在丙酮中超声清洗。
7.根据权利要求6所述电容器电极材料β-NiMoO4的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，煅烧温度为400-500℃，煅烧时间2-4h。
8.一种超级电容器，其特征在于：其制备方法为：
在碳棒上紧密缠绕生长β-NiMoO4纳米线的碳纤维，在碳纤维上涂覆电解液，然后在碳纤维外缠绕一圈隔膜，再将涂有电解液的生长β-NiMoO4纳米线的碳布缠绕在隔膜外表面，得到缠绕式超级电容器。
9.根据权利要求8所述超级电容器，其特征在于：所述电解液为聚乙烯醇-氯化锂电解液。
10.根据权利要求8-9任一项所述超级电容器，其特征在于：被生长β-NiMoO4纳米线的碳纤维缠绕的碳棒的长度为2cm。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105869923A (zh) * 2016-05-05 2016-08-17 哈尔滨工程大学 一种用于超级电容器电极的碳布表面修饰改性方法
CN106544694A (zh) * 2016-11-30 2017-03-29 中国科学技术大学 金属复合材料、其制备方法及应用、制氢电解槽
CN107680821A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 安徽师范大学 一种双金属氢氧化物@钼酸镍@石墨烯纳米复合材料、制备方法及其应用
CN107834045A (zh) * 2017-11-02 2018-03-23 济南大学 一种棒状碳包覆钼酸钴的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN108172805A (zh) * 2018-01-04 2018-06-15 济南大学 一种碳包覆镍钴钼金属氧化物复合电极材料及其制备方法
CN108232157A (zh) * 2018-01-04 2018-06-29 济南大学 一种碳包覆钼酸镍电极材料及其制备方法
CN108265314A (zh) * 2018-02-07 2018-07-10 山东大学 双金属氮化物纳米线全分解水电催化剂、合成方法和应用
CN109243847A (zh) * 2018-10-25 2019-01-18 上海应用技术大学 一种三维有序大孔碳包覆的NiMoO4/还原氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN112216521A (zh) * 2020-10-10 2021-01-12 常州大学 一种钼酸镍-硒化镍-硒化钼复合材料及其制备方法和应用
CN112687875A (zh) * 2020-10-21 2021-04-20 安徽医科大学第一附属医院 一种钼酸镍柔性薄膜复合材料的制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101894680A (zh) * 2010-06-23 2010-11-24 万裕三信电子(东莞)有限公司 双电层电容器用电极片及双电层电容器的制备方法
CN104319114A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 陕西易阳科技有限公司 一种活性炭基电容器的制备方法
CN104465123A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 国家纳米科学中心 一种C@MnO2纳米管超级电容器电极材料及其制备方法和用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101894680A (zh) * 2010-06-23 2010-11-24 万裕三信电子(东莞)有限公司 双电层电容器用电极片及双电层电容器的制备方法
CN104319114A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 陕西易阳科技有限公司 一种活性炭基电容器的制备方法
CN104465123A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 国家纳米科学中心 一种C@MnO2纳米管超级电容器电极材料及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DI GUO: "High performance NiMoO4 nanowires supported on carbon cloth as advanced electrodes for symmetric supercapacitors", 《NANO ENERGY》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105869923A (zh) * 2016-05-05 2016-08-17 哈尔滨工程大学 一种用于超级电容器电极的碳布表面修饰改性方法
CN105869923B (zh) * 2016-05-05 2018-07-31 哈尔滨工程大学 一种用于超级电容器电极的碳布表面修饰改性方法
CN106544694A (zh) * 2016-11-30 2017-03-29 中国科学技术大学 金属复合材料、其制备方法及应用、制氢电解槽
CN107680821A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 安徽师范大学 一种双金属氢氧化物@钼酸镍@石墨烯纳米复合材料、制备方法及其应用
CN107680821B (zh) * 2017-09-22 2019-04-16 安徽师范大学 一种双金属氢氧化物@钼酸镍@石墨烯纳米复合材料、制备方法及其应用
CN107834045A (zh) * 2017-11-02 2018-03-23 济南大学 一种棒状碳包覆钼酸钴的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN108172805A (zh) * 2018-01-04 2018-06-15 济南大学 一种碳包覆镍钴钼金属氧化物复合电极材料及其制备方法
CN108232157A (zh) * 2018-01-04 2018-06-29 济南大学 一种碳包覆钼酸镍电极材料及其制备方法
CN108265314A (zh) * 2018-02-07 2018-07-10 山东大学 双金属氮化物纳米线全分解水电催化剂、合成方法和应用
CN109243847A (zh) * 2018-10-25 2019-01-18 上海应用技术大学 一种三维有序大孔碳包覆的NiMoO4/还原氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN112216521A (zh) * 2020-10-10 2021-01-12 常州大学 一种钼酸镍-硒化镍-硒化钼复合材料及其制备方法和应用
CN112687875A (zh) * 2020-10-21 2021-04-20 安徽医科大学第一附属医院 一种钼酸镍柔性薄膜复合材料的制备方法和应用

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