CN106504905B - 一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用 - Google Patents

一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106504905B
CN106504905B CN201611016365.9A CN201611016365A CN106504905B CN 106504905 B CN106504905 B CN 106504905B CN 201611016365 A CN201611016365 A CN 201611016365A CN 106504905 B CN106504905 B CN 106504905B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
graphene composite
added
nabh
acetonitrile
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
CN201611016365.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106504905A (zh
Inventor
邹勇进
蔡成龙
向翠丽
徐芬
孙立贤
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.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
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 Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201611016365.9A priority Critical patent/CN106504905B/zh
Publication of CN106504905A publication Critical patent/CN106504905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106504905B publication Critical patent/CN106504905B/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
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种Co‑Ni‑W合金氧化物‑石墨烯复合材料的制备方法及在超级电容器领域的应用。本发明采用原位化学还原法在乙腈溶液中制备了Co‑Ni‑W/石墨烯复合材料，然后再双氧水溶液中进行氧化，得到三维花状Co‑Ni‑W合金氧化物‑石墨烯复合材料。本发明采用一步法制备了Co、Ni、W三种过渡金属的氧化物，具有方法简单，应用范围广和制造成本低等优点，而且得到了在水溶液中无法得到的花状的纳米颗粒。所制备的三维花状Co‑Ni‑W合金氧化物‑石墨烯复合材料表现出优良的电化学特性，可用超级电容器的电极材料。而且该方法适合大批量的生产，应用效果好。

Description

一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，尤其涉及一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及其在超级电容器领域的应用。
背景技术
超级电容器是一种高效、实用的能量储存装置，具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好等优点。随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，环保无污染、高循环使用寿命的超级电容器成为当今能源领域研究的热点。目前，影响超级电容器发展的关键因素主要有电极材料、电解液和膈膜等，其中电极材料的制备直接决定了电容器容量的大小，也是影响超级电容器最为关键的因素之一。根据电极材料的差异，可分为碳基、金属氧化物、导电聚合物和杂多酸等超级电容器。其中金属氧化物不仅价格低廉，来源广泛，而且具有多种电子价态，优良的储能特性而备受关注。因此，金属氧化物成为超级电容器领域应用最广泛的电极材料之一，其主要利用氧化物价态的变化形成的法拉第赝电容储能。因此新型花状Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法的发明对发展高性能的超级电容器具有很重要的意义。
发明内容
本发明的目的是要提供一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用。
本发明采用如下技术方案：
一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将0.5g的氧化石墨烯加入100 mL乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取CoSO4、NiSO4和一定量的Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散；
（4）称取一定量的NaBH4，然后加入到水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入5-10 mL双氧水进行氧化反应，得到三维花状Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料。
步骤（2）所述CoSO4、NiSO4、Na2WO4与步骤（1）的乙腈溶液的重量份配比为：CoSO4︰NiSO4︰Na2WO4︰乙腈溶液=5︰1︰0.5︰100。
步骤（4）所述的NaBH4水溶液浓度为2g︰20-100ml。
采用本发明的方法制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料可以用于超级电容器电极材料。
所述应用于超级电容器电极的具体方法如下：
（A）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g乙炔黑（天津产，90%）和0.01 g聚四氟乙烯微粉（天津产，90%），置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇（天津产，AR）进行研磨；
（B）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极。
本发明Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料超级电容器电极，可以在-0.25-0.3V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，其比电容可以达到1200 F/g, 远优于同类的氧化物电极材料。
本发明的工作原理是：
金属离子在硼氢化物还原剂的作用下，被还原出来，沉积在石墨烯上，得到Co-Ni-W合金层，阻碍金属离子团聚，得到三维花状的纳米颗粒，制备出来的纳米颗粒极易在双氧水的作用下发生氧化反应，得到Co-Ni-W合金氧化物。
由于石墨烯具有良好的导电性，且制备的Co-Ni-W合金氧化物又具有良好的储能特性，因而用于超级电容器的电极材料表现出良好的性能。
本发明的积极效果如下：
1．合成Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料：本发明采用化学还原一步法合成三种金属的氧化物，方法简单。
2.在三种金属氧化物中掺杂石墨烯，得到了三维花状的纳米颗粒，具有较大的比表面积，有利于电化学性能提升。
3.本发明是在乙腈溶液中合成，而非其他溶剂如水、乙醇、甲醇、丙酮等，这是因为乙腈具有良好的溶剂效应，很好的湿润石墨烯的表面，有利于金属离子在其表面还原成核。
4.采用双氧水对所制备的复合材料进行氧化，不改变材料的形貌，而且反应条件温和，方法简单，成本低。
5．应用效果好：合成Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料，比单纯的Co-Ni-W合金氧化物比电容提高了2倍，比在水溶液中制备的Co-Ni-W合金氧化物提高了4倍，储电特性显著提高。
6．制备工艺简单，产品性能稳定：所制备的复合制备简单，适合大批量的制备，而且后处理工艺简单。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料和Co-Ni-W合金氧化物的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料与Co-Ni-W合金氧化物的放电曲线对比对比图。
具体实施方式
下面的结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
实施例1：
一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备，
（1）将0.5g的氧化石墨烯加入100 mL乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取25 g CoSO4、5 g NiSO4和2.5 g Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散2h ；
（4）称取2g的NaBH4，然后加入到20 mL水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入5 mL双氧水进行氧化反应，得到花状Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料；
（8）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g乙炔黑（天津产，90%）和0.01 g聚四氟乙烯微粉（天津产，90%），置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇（天津产，AR）进行研磨；
（9）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极，测试其比电容。
参照图1，实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料和Co-Ni-W合金氧化物的扫描电镜图。从图中可以看出，在乙腈溶液中，由于石墨烯的掺杂，得到三维花状的纳米颗粒，有效提高了材料的比表面积，其比表面积是没有掺杂石墨烯的4倍。而没有石墨烯的掺杂只能得到Co-Ni-W的片状的纳米颗粒。
参照图2，实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料与Co-Ni-W合金氧化物的放电曲线对比对比图。从图可以看出，在相同电流密度下，Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的放电时间明显高于Co-Ni-W合金氧化物电极材料，其放电时间提高了2倍多。
实施例2：
一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备，
（1）将0.5 g的氧化石墨烯加入100 mL乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取25 g CoSO4、5 g NiSO4和2.5 g Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散2h ；
（4）称取2g的NaBH4，然后加入到50 mL水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入10 mL双氧水进行氧化反应，得到花状Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料；
（8）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g乙炔黑（天津产，90%）和0.01 g聚四氟乙烯微粉（天津产，90%），置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇（天津产，AR）进行研磨；
（9）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极，测试其比电容。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
（1）将0.5g的氧化石墨烯加入100 mL乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取CoSO4、NiSO4和一定量的Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散；
（4）称取一定量的NaBH4，然后加入到水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入5-10 mL双氧水进行氧化反应，得到花状Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料；
步骤（2）所述CoSO4、NiSO4、Na2WO4与步骤（1）的乙腈溶液的重量份配比为：CoSO4︰NiSO4︰Na2WO4︰乙腈溶液=5︰1︰0.5︰100；
步骤（4）所述的NaBH4水溶液浓度为2g︰20-100ml。
2.根据权利要求1所述的方法制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料在超级电容器电极中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述应用于超级电容器电极的具体方法如下：
（A）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g90%乙炔黑和0.01 g90%聚四氟乙烯微粉，置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇AR进行研磨；
（B）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极。
CN201611016365.9A 2016-11-18 2016-11-18 一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用 Active CN106504905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611016365.9A CN106504905B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611016365.9A CN106504905B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106504905A CN106504905A (zh) 2017-03-15
CN106504905B true CN106504905B (zh) 2018-09-07

Family

ID=58325044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611016365.9A Active CN106504905B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106504905B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107221446B (zh) * 2017-06-08 2019-04-12 桂林电子科技大学 一种Co-Ni-Mn氧化物复合材料及其制备方法和应用
CN107248455A (zh) * 2017-06-15 2017-10-13 桂林电子科技大学 一种蜂窝状多孔Co‑W‑B合金氧化物及其制备方法和应用
CN113634282B (zh) * 2021-06-11 2023-07-25 盐城工学院 一种Co/Ni-Keggin型杂多酸-碳纳米纤维电极及其制备方法和应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110287316A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Ada Technologies, Inc. High performance carbon nano-tube composites for electrochemical energy storage devices
CN102903531B (zh) * 2012-11-06 2015-08-12 东华大学 一种超级电容器复合电极材料的制备方法
CN104069862B (zh) * 2014-06-10 2017-03-29 桂林电子科技大学 一种非晶三元合金/石墨烯复合催化剂及其制备方法
CN104148085A (zh) * 2014-07-22 2014-11-19 桂林电子科技大学 一种纳米多孔四元合金催化剂及其制备方法
CN104549365B (zh) * 2015-01-12 2017-12-22 东华大学 一种三元合金‑还原石墨烯复合材料催化剂及其制备

Also Published As

Publication number Publication date
CN106504905A (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103151178B (zh) 多孔石墨烯/氢氧化镍/聚苯胺复合电极材料及制备方法
CN106340398B (zh) 一种超级电容器电极材料镍钴氢氧化物与钼氧化物复合材料的制备方法
CN106057478B (zh) 在泡沫镍表面生成粗糙CuS纳米片阵列的制备方法及其应用
CN108400021A (zh) 一种超级电容器电极材料及其制备方法
CN105957728A (zh) 一种镍-钴双氢氧化物/NiCo2S4复合纳米材料、其制备方法及作为超级电容器电极材料的应用
CN106504905B (zh) 一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用
CN102290253A (zh) 一种碳包覆纳米过渡金属氧化物及其制备方法
Li et al. Unique 3D bilayer nanostructure basic cobalt carbonate@ NiCo–layered double hydroxide nanosheets on carbon cloth for supercapacitor electrode material
CN113745009A (zh) 二元纳米复合材料Co3S4/NiCo2S4的制备方法及其应用于超级电容器电极
Liu et al. Hexadecyl trimethyl ammonium bromide assisted growth of NiCo 2 O 4@ reduced graphene oxide/nickel foam nanoneedle arrays with enhanced performance for supercapacitor electrodes
Mi et al. Construction of hierarchical ZnCo2O4@ CoSe core–shell nanosheets on Ni foam for high-performance supercapacitor
Zhang et al. Self-sacrificial growth of hierarchical P (Ni, Co, Fe) for enhanced asymmetric supercapacitors and oxygen evolution reactions
CN107221446B (zh) 一种Co-Ni-Mn氧化物复合材料及其制备方法和应用
CN108962617B (zh) 一种自组装四氧化三钴分级微球的制备方法及其应用
CN110931267B (zh) 一种镍钴钼三元金属硫化物及其制备方法和应用
Wang et al. Ternary NiMoCo-layered double hydroxides grown on chemically plated NiP alloyed nickel foam for high-performance supercapacitors
CN107833757A (zh) 一种高性能SiC@NiCo2O4/Ni(OH)2复合超级电容器正极材料
Dong et al. Polypyrrole and polypyrrole@ MnO2 nanowires grown on graphene foam for asymmetric supercapacitor
CN110867326A (zh) 硫化铜-泡沫镍三维复合材料及其制备方法
Yang et al. Core–shell structured NiCo2O4@ ZnCo2O4 nanomaterials with high energy density for hybrid capacitors
CN105070513A (zh) 一种二维层状结构v2c电极材料及其制备方法与应用
CN111009423B (zh) 碳纳米管/碱式碳酸镍钴复合电极材料及制备方法
CN113990672A (zh) 一种锌掺杂镍钴氢氧化物三元电极材料及其作为超级电容器电极的应用
Wang et al. The influence of facile pre-reaction on the morphology and electrochemical performance of MnO (OH)/Co (OH) 2 composite for supercapacitor
CN110808174B (zh) 一种超级电容器用Ni3Se4纳米线的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant