CN105399150B - 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105399150B
CN105399150B CN201510829405.0A CN201510829405A CN105399150B CN 105399150 B CN105399150 B CN 105399150B CN 201510829405 A CN201510829405 A CN 201510829405A CN 105399150 B CN105399150 B CN 105399150B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cobalt
nano material
sour nickel
nickel nano
mixed solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510829405.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105399150A (zh
Inventor
林展
刘培杨
高学会
李高然
许阳阳
李全国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Fuli New Energy Technology Co., Ltd
Original Assignee
Qingdao Nengxun New Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Nengxun New Energy Technology Co Ltd filed Critical Qingdao Nengxun New Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201510829405.0A priority Critical patent/CN105399150B/zh
Publication of CN105399150A publication Critical patent/CN105399150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105399150B publication Critical patent/CN105399150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种钴酸镍纳米材料的制备方法，步骤如下：(1)将硝酸镍和硝酸钴溶解在1,2‑丙二醇、1,3‑丙二醇和水的混合溶剂中，再向其中加入尿素使其完全溶解，得到混合溶液；(2)将得到的混合溶液在反应釜中恒温反应一段时间，洗涤，烘干，得到钴酸镍纳米材料前驱体；(3)将前驱体在空气中经290‑330℃恒温热处理后，得到钴酸镍纳米材料。本发明还提供应用该方法制备得到的钴酸镍纳米材料及其在制备超级电容器电极中的应用。本发明的钴酸镍纳米材料在充放电测试中，电流密度为1A/g时，比容量值达到了比较高的值1820F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上，能够作为超级电容器电极材料使用。

Description

一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术
钴酸镍(NiCo2O4)是一种尖晶石相结构的AB2O4型复合氧化物，其在晶体结构中，镍离子占据八面体位置，钴离子既占有八面体位置又占据四面体位置。相比于单一的氧化镍和四氧化三钴，钴酸镍本身具有较好的导电性。除此之外，钴酸镍具有较高的电化学性能，生产成本低，原料充足和环境友好等优点，吸引了研究学者的普遍关注，在德国的《德国应用化学》杂志(2015年，54卷1868页)有过报道。目前，已有文献报道制备钴酸镍的方法有：高温固相法、溶胶-凝胶法、机械化学合成法、液相化学沉淀法等，但此类方法制备的钴酸镍颗粒分布不均匀，分散性不好，产量低，并且制作方法较为繁琐复杂。目前，制备使用比较普遍的方法是水(溶剂)热法，因其具有工艺简单易行、能量消耗相对较小、且产物易于控制、反应时间较短等优点。在美国的《纳米快报》杂志(2013年，13卷3135页)和德国的《先进材料》杂志(2013年，25卷976页)有过报道，专利CN201210222916.2也公开了钴酸镍的合成方法。
发明内容
本发明提供了一种钴酸镍纳米材料的制备方法，应用该方法制备得到的纳米材料产量大、纯度高、比表面积大，比容量达到1820F/g。
本发明提供一种钴酸镍纳米材料的制备方法，步骤如下：
(1)将Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O溶解在1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水的混合溶剂中，再向其中加入尿素使其完全溶解，得到混合溶液；所述1,2-丙二醇、1,3-丙二醇与水的体积比为3:1:26-36；
(2)将得到的混合溶液在反应釜中恒温反应一段时间，搅拌速度为250-280r/min，搅拌过程是用磁子搅拌；洗涤，烘干，得到钴酸镍纳米材料前驱体；
(3)将前驱体在空气中经290-330℃恒温热处理后，得到钴酸镍纳米材料。
本申请人经试验发现，当同时加入1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水作为溶剂，且三者之间的体积比为3:1:26-36时，能够制备得到一种比表面积和比容量大的钴酸镍纳米材料，比容量达到1820F/g。
作为优选，所述混合溶液中镍原子与钴原子的物质的量比为0.97-1.04:2。镍离子与钴离子的摩尔比为1:2时，钴镍原子正好全部形成NiCo2O4，但不排除工艺条件限制使钴镍原子损失，此时可以适当调整两者配比，但是需要使其在0.97-1.04:2之间。
作为优选，步骤(1)中所述Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和尿素的摩尔比为1:2:(10-15)，镍离子在所述混合溶液中的摩尔浓度为0.25mol/L。
镍离子和钴离子浓度的大小也会影响最终产品的性能，经实验，当镍离子在混合溶液中的摩尔浓度为0.25mol/L时，得到的产品的比表面积和比容量值最大。
作为优选，步骤(2)中混合溶液在反应釜中恒温反应的温度为125-160℃，反应时间为15-22小时。
作为优选，步骤(2)中所述洗涤是先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次。
作为优选，步骤(2)中所述烘干是在63-74℃下真空恒温干燥10-15h。
本发明还提供一种应用上述任一方法制备得到的钴酸镍纳米材料。
本发明还提供上述钴酸镍纳米材料在制备超级电容器电极中的应用。
本发明以Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O为反应原料，以1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水为混合溶剂，以尿素为沉淀剂，通过溶剂热法制备得到前驱体后，进而制备得到一种NiCo2O4纳米材料，纯度高、比表面积大(68m2/g)，比容量高，制备方法简单、产品成本低、适合大规模生产，对于NiCo2O4的进一步开发、应用起到一定的推动作用。
本发明的钴酸镍纳米材料在充放电测试中，电流密度为1A/g时，比容量值达到了比较高的值1820F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1390F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上，能够作为超级电容器电极材料使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中制备的钴酸镍纳米材料的X-射线衍射图，其中：横坐标是衍射角度(2θ)，纵坐标是相对衍射强度。
具体实施方式
以下的实施例仅为本发明的较优实施例，不应理解为对本发明的限定。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。实验中所用原料：Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O均为分析纯。
实施例1
本发明的钴酸镍纳米材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水的混合溶剂中，1,2-丙二醇的体积为3ml，1,3-丙二醇的体积为1ml，去离子水的体积为36ml，再向其中加入6.0g尿素使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至145℃恒温反应19h，搅拌速度为270r/min，搅拌过程是用磁子搅拌；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在70℃条件下真空恒温干燥13h，得到钴酸镍纳米材料前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经310℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为1℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为1A/g时，比容量值达到了比较高的值1820F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1390F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上。
实施例2
本发明的钴酸镍纳米材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水的混合溶剂中，1,2-丙二醇的体积为3.9ml，1,3-丙二醇的体积为1.3ml，去离子水的体积为34.8ml，再向其中加入7.2g尿素使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至160℃恒温反应15h，搅拌速度为250r/min，搅拌过程是用磁子搅拌；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在63℃条件下真空恒温干燥15h，得到钴酸镍纳米材料前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经330℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为2℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为1A/g时，比容量值达到了比较高的值1690F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1370F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在91％以上。
实施例3
本发明的钴酸镍纳米材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水的混合溶剂中，1,2-丙二醇的体积为3.3ml，1,3-丙二醇的体积为1.1ml，去离子水的体积为35.6ml，再向其中加入8.0g尿素使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至125℃恒温反应22h，搅拌速度为260r/min，搅拌过程是用磁子搅拌；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在74℃条件下真空恒温干燥10h，得到钴酸镍纳米材料前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经290℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为2℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为1A/g时，比容量值达到了比较高的值1780F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1410F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在91％以上。
实施例4
本发明的钴酸镍纳米材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水的混合溶剂中，1,2-丙二醇的体积为3.9ml，1,3-丙二醇的体积为1.3ml，去离子水的体积为34.8ml，再向其中加入9.0g尿素使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至140℃恒温反应18h，搅拌速度为280r/min，搅拌过程是用磁子搅拌；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在70℃条件下真空恒温干燥11h，得到钴酸镍纳米材料前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经310℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为1℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为1A/g时，比容量值达到了比较高的值1810F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1430F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钴酸镍纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）将Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O溶解在1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水的混合溶剂中，再向其中加入尿素使其完全溶解，得到混合溶液；所述1,2-丙二醇、1,3-丙二醇与水的体积比为3:1:26-36；所述混合溶液中镍离子与钴离子的物质的量比为0.97-1.04:2；所述Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和尿素的摩尔比为1:2:（10-15），镍离子在所述混合溶液中的摩尔浓度为0.25mol/L；
（2）将得到的混合溶液在反应釜中恒温反应，反应时间为15-22小时，反应温度为125-160℃，搅拌速度为250-280r/min，搅拌过程是用磁子搅拌；然后洗涤，烘干，得到钴酸镍纳米材料前驱体；
（3）将前驱体在空气中经290-330℃恒温热处理后，得到钴酸镍纳米材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述洗涤是先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述烘干是在63-74℃下真空恒温干燥10-15h。
CN201510829405.0A 2015-11-24 2015-11-24 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用 Active CN105399150B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510829405.0A CN105399150B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510829405.0A CN105399150B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105399150A CN105399150A (zh) 2016-03-16
CN105399150B true CN105399150B (zh) 2017-09-29

Family

ID=55464963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510829405.0A Active CN105399150B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105399150B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756678C1 (ru) * 2021-04-01 2021-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Способ получения нанопорошка сложного никель-кобальтового оксида со структурой шпинели

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106328383B (zh) * 2016-09-12 2018-05-11 电子科技大学 一种微球状分级结构碳包裹钴酸镍纳米棒复合材料的制备方法
CN106698527A (zh) * 2016-11-25 2017-05-24 江苏大学 以乙二醇和水为溶剂体系水热法制备纳米钴酸镍的方法
CN108980622B (zh) * 2018-08-20 2020-03-13 中国石油大学(北京) 一种纳米复合降凝剂及其制备方法和应用
CN109300707B (zh) * 2018-10-19 2020-06-30 齐鲁工业大学 一种氧化镍/四氧化三钴银耳状、悬铃果状和/或松果状复合微球及其制备方法
CN112071661B (zh) * 2020-08-10 2022-04-08 沈阳工程学院 一种空心纳米线组装微米球的制备方法
CN112553651B (zh) * 2020-11-03 2022-02-15 常州大学 一种硒化物包覆碳纳米管材料的制备方法
CN112599743B (zh) * 2020-12-15 2022-06-07 西安交通大学 一种碳包覆钴酸镍多维组装微球负极材料及制备方法
CN112939097B (zh) * 2021-02-09 2023-03-28 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103771542B (zh) * 2014-01-22 2015-02-18 广东工业大学 一种高热稳定性大比表面钴氧化物的制备方法
CN103979618B (zh) * 2014-05-05 2016-05-18 同济大学 一种超级电容器用钴酸镍纳米材料的合成方法
CN104505508A (zh) * 2014-12-17 2015-04-08 江苏合志锂硫电池技术有限公司 镍钴氧化物电极材料的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756678C1 (ru) * 2021-04-01 2021-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Способ получения нанопорошка сложного никель-кобальтового оксида со структурой шпинели

Also Published As

Publication number Publication date
CN105399150A (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105399150B (zh) 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用
CN105399151B (zh) 一种钴酸镍纳米材料的制备方法
CN105399152B (zh) 一种钴酸镍纳米材料的溶剂热制备方法
CN101475222A (zh) 铁氧化物空心微球及其制备方法
CN104291385A (zh) 钴酸镍介孔微球及其制备方法
CN110921708B (zh) 一种MoO3自组装六棱柱结构的制备方法及其应用
CN105129857A (zh) 一种花状氧化钨纳米材料及其制备方法
CN103466701A (zh) 一种固相化学反应制备三氧化二铋纳米线的方法
CN105460983B (zh) 一种超级电容器用钴酸镍纳米材料的制备方法
CN103833086B (zh) 一种片状三氧化二铁的制备方法
CN105562704A (zh) 水热合成法制备钴纳米磁性材料的方法
CN104556217B (zh) 一种制备二价金属钛酸盐微球的方法
CN105448527B (zh) 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法
CN105439213B (zh) 一种纳米钴酸镍及其制备方法
CN109133144A (zh) 一种单分散超小粒径二氧化铈纳米晶的制备方法
CN103435109B (zh) 锰、钴、镍三元系氧化物纳米粉体材料的制备方法
CN102320659B (zh) 一种采用微波辐射法合成钒酸镧纳米材料的方法
CN105399149B (zh) 一种超级电容器电极材料的制备方法
CN105417591B (zh) 一种溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法
CN107021520B (zh) 一种氧化钇粉体及其制备方法
CN105460982B (zh) 一种大量制备分等级多孔钴酸镍纳米空心盒的方法
CN105417590B (zh) 一种合成钴酸镍尖晶石的方法
CN106115782B (zh) 一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料及其制备方法
CN105251421A (zh) 一种微米级氧化铈微球的低温制备方法
CN103466706A (zh) 一种固相化学反应制备层状五氧化二钒纳米材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200730

Address after: 247100 workshop D2, science and Technology Incubation Park, Jiangnan industrial concentration zone, Chizhou City, Anhui Province

Patentee after: Anhui Fuli New Energy Technology Co., Ltd

Address before: 266199, room 2, building 320, No. nine, No. 202 East water road, Licang District, Shandong, Qingdao

Co-patentee before: Lin Zhan

Patentee before: QINGDAO NENGXUN NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right