CN107293413B - 一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法 - Google Patents
一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107293413B CN107293413B CN201710529209.0A CN201710529209A CN107293413B CN 107293413 B CN107293413 B CN 107293413B CN 201710529209 A CN201710529209 A CN 201710529209A CN 107293413 B CN107293413 B CN 107293413B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- electrode material
- combination electrode
- added
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 30
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 16
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- 241000238370 Sepia Species 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 2
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- -1 oxygen Graphite alkene Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 6
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002440 Co–Ni Inorganic materials 0.000 description 3
- OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 4-(diethoxyphosphorylmethyl)-2-[4-(diethoxyphosphorylmethyl)pyridin-2-yl]pyridine Chemical compound CCOP(=O)(OCC)CC1=CC=NC(C=2N=CC=C(CP(=O)(OCC)OCC)C=2)=C1 OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Abstract
一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法属于材料领域，通过一步溶剂热法制备石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料，纳米粒子的尺寸大概在150‑200nm左右，具体步骤为：制备氧化石墨烯；将氧化石墨烯超声分散于环己醇溶剂中，再将硝酸镍、硝酸钴超声溶解于上述液，120℃～200℃条件下进行水热反应6h～24h后得到粗产物，粗产物水洗、离心、真空干燥后得到该复合材料。本发明制备工艺简单、快捷、能耗低，且不需要加入任何碱性物质和氧化剂；石墨烯的包覆能够极大地提高该复合材料的导电性能；复合材料具有高的比电容及倍率性能，有望用作超级电容器电极材料。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，特别涉及一种石墨烯包覆的Co掺杂Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料及其制备方法，该复合材料可用来作为超级电容器的电极材料。
背景技术
随着科学技术的日益进步，可再生能源的生产、储存以及消耗，是当今世界所面临的主要难题。因此，构筑再生的可持续能源就得到了广泛的关注。超级电容器作为一种新型的能源储存设备，具有功率密度高、充电时间短、循环效率高、循环寿命长等优点，拥有高于传统电容器的比电容量及高于电池的功率密度，被广泛应用于通讯、航空、电动汽车等领域。然而，目前的超级电容器能量密度很低，开发能量密度高兼具髙功率密度、高比容量及循环稳定性的新型电极材料，是当前超电容器研究领域中的主要焦点。
石墨烯独特的结构使其拥有很多优良的性能，如比表面积大、载流子迁移速度快等优点，被认为是最具应用潜力的碳基材料之一，但是石墨烯由于π-π相互作用极易发生团聚，极大地降低了石墨烯的比表面积，限制了它单独作为电极材料的大规模应用。
Co-Ni基复合物作为一种赝电容材料，具有理论比容量高、环保、储量丰富等优点，但是因其导电性差的缺点，严重阻碍了电子传输路径，导致循环寿命短、稳定性差，限制了Co-Ni基复合物作为一种高性能电极材料的应用。
发明内容
本发明目的在于解决上述一系列问题，公开了一种作为超级电容器材料的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法。该方法制备工艺简单，不需要加入任何的碱源和氧化剂。加入的溶剂环己醇与NO3-在高温下释放OH-作为碱源，相较于Co2+，Ni2+优先与溶液中的阴离子NO3-、OH-相结合形成Ni3(NO3)2(OH)4纳米粒子，随着Ni2+的消耗，Co2+掺杂进入纳米粒子中，于此同时，石墨烯上的含氧官能团与金属离子发生静电相互作用，从而得到了石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料，该复合材料解决了石墨烯容易堆叠、Co-Ni基复合物导电性差的缺点，具有较高的比电容。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料，通过溶剂环己醇与溶液中NO3 -在高温下来释放OH-，金属离子与其结合，生长成为150-200nm 尺寸的粒子，同时在静电作用下实现了石墨烯的包覆。
上述石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯
在0-5℃冰浴条件下，将石墨粉和浓硫酸混合均匀，搅拌条件下分批次加入高锰酸钾使反应缓慢进行，同时保持在5℃以下的低温状态；然后在35℃下反应30-50min后，加入去离子水将上述溶液稀释至溶液中的固体完全溶解；再将溶液转入80℃水浴锅中恒温搅拌反应10-25min后，此时溶液颜色变为棕褐色，继续加入去离子水，至溶液变为棕红色，最后再趁热加入H2O2，溶液迅速变为亮黄色，反应结束后停止水浴，趁热离心去除大部分水和强酸，再加入稀盐酸和去离子水洗涤，至中性。将得到的样品放入冷冻干燥机干燥18-24h得到氧化石墨烯。
所述的每1mL浓硫酸加入0.01～0.05g的石墨粉；所述的石墨粉与高锰酸钾的质量比为1:5；所述的每1g高锰酸钾对应加入2-8mL H2O2。
(2)溶剂热反应得到粗产物
将步骤(1)得到的氧化石墨烯加入环己醇中，超声1h～1.5h后使其分散均匀。将硝酸镍、硝酸钴加入到上述溶液中超声处理使其分散均匀。将分散均匀的分散液倒入反应釜内，120℃～200℃条件下进行水热反应6h～24h后得到粗产物。
每1mL环己醇加入0.001～0.0025g的氧化石墨烯。
所述的水热反应的温度优选180℃，反应时间优选12h。
所述的分散液的组分包括氧化石墨烯、硝酸镍、硝酸钴，基于100重量份的硝酸钴，氧化石墨烯为3～5份，硝酸镍为25～50份。
(3)将步骤(2)得到的粗产物进行水洗、离心后，真空干燥得到石墨烯包覆的 Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料。
所述的真空干燥温度为60～90℃，时间为8～15h。
本发明的有益效果为：
1)通过一步溶剂热法即可制备出石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料，且制备工艺简单、所用原料价格低廉、储量丰富，该复合电极材料将碳材料和赝电容材料很好地相结合，并充分发挥了每一组分的优点，表现出较高的比电容。2)石墨烯的包覆改善了Ni-Co基复合物作为赝电容材料导电性差的缺点，极大地提高了该复合材料的导电性能，克服了石墨烯易于堆叠的缺点；且得到的纳米粒子尺寸较小，增加了电极材料的比表面积，显著地提高了该复合材料的性能。该复合材料显示出很高的比电容及很好的倍率性能，有望用作超级电容器电极材料。
附图说明
图1为本发明中制备的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料的扫描电镜图；
图2为本发明中制备的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料的XRD图；
图3为本发明中制备的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料的在电流密度为1Ag-1下的恒电流充放电图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，以下所有实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
称取1g石墨缓慢倒入圆底烧瓶中，再量取49mL的98wt％浓硫酸，缓慢倒入烧瓶中，将烧瓶移入水浴锅中，在冰水浴下搅拌约15min使待石墨和浓硫酸混合均匀；称取3.0g高锰酸钾，缓慢加入烧瓶中，控制温度在5℃下；继续搅拌15min，使高锰酸钾完全溶解混合均匀，将烧瓶移入35℃水浴中，恒温搅拌30min，此时烧瓶内的溶液会变粘变稠甚至干涸；再量取49mL去离子水，逐滴加入烧瓶中，加完去离子水后，将烧瓶移入80℃水浴中恒温搅拌，此过程中溶液颜色会逐步变深，变成棕褐色液体；搅拌15min后，量取140mL 去离子水快速倒入烧瓶中，此时溶液变为棕红色，最后再量取10mL 30wt％过氧化氢，趁热加入烧瓶中，溶液迅速变为棕黄色或者亮黄色，至此，反应过程完毕，停止水浴。趁热离心以移去大部分的水和强酸。然后加入稀盐酸和去离子水洗涤，直至中性。将得到的样品放入冷冻干燥机干燥24h。将0.02g氧化石墨在20mL环己醇中超声处理1h使之成为氧化石墨烯水溶液，再加入0.58g硝酸钴和0.29g硝酸镍，继续超声30分钟。然后将上述溶液转移到50mL应釜中180℃反应12h，将反应后的材料用去离子水离心洗涤，并在真空干燥箱中于 80℃干燥12h，得到最终的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料。
图1为制备的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料的扫描电镜图；从图中可以看出，石墨烯包覆在Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4纳米粒子上，且该纳米粒子的尺寸大约在150-200nm左右。
图2为制备的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料的XRD 图；可以看出生成了结晶度较好的Ni3(NO3)2(OH)4(JCPDS no.22-0752)，然而，钴基复合材料在XRD图中不能被检测到，这是因为钴嵌入镍基相的晶格形成了钴掺杂的镍基复合物。
图3为制备的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料的在电流密度为1Ag-1下的恒电流充放电图。由放电时间和比电容计算公式Csp＝It/ΔVm计算电极材料在1Ag-1下的比电容为1447F g-1。
实施例2
称取1.5g石墨缓慢倒入圆底烧瓶中，再量取49mL的98wt％浓硫酸，缓慢倒入烧瓶中，将烧瓶移入水浴锅，在冰水浴下搅拌约15min使待石墨和浓硫酸混合均匀；称取3.0g高锰酸钾，缓慢加入烧瓶中，控制温度在5℃下；继续搅拌15min，使高锰酸钾完全溶解混合均匀，将烧瓶移入35℃水浴中，恒温搅拌50min，此时烧瓶内的溶液会变粘变稠甚至干涸；再量取49mL去离子水，逐滴加入烧瓶中，加完去离子水后，将烧瓶移入80℃水浴中恒温搅拌，此过程中溶液颜色会逐步变深，变成棕褐色液体；搅拌15min后，量取140mL 去离子水快速倒入烧瓶中，此时溶液变为棕红色，最后再量取15mL 30wt％过氧化氢，趁热加入烧瓶中，溶液迅速变为棕黄色或者亮黄色，至此，反应过程完毕，停止水浴。趁热离心以移去大部分的水和强酸。然后加入稀盐酸和去离子水洗涤，直至中性。将得到的样品放入冷冻干燥机干燥20h。将0.03g氧化石墨在30mL环己醇中超声处理1h使之成为氧化石墨烯水溶液，再加入0.58g 硝酸钴和0.29g硝酸镍，继续超声30分钟。然后将上述溶液转移到50mL应釜中120℃反应24h，将反应后的材料用去离子水离心洗涤，并在真空干燥箱中于 60℃干燥15h，得到最终的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料。
实施例3
称取2.5g石墨缓慢倒入圆底烧瓶中，再量取49mL的98wt％浓硫酸，缓慢倒入烧瓶中，将烧瓶移入水浴锅，在冰水浴下搅拌约15min使待石墨和浓硫酸混合均匀；称取2.5g高锰酸钾，缓慢加入烧瓶中，控制温度在5℃下；继续搅拌15min，使高锰酸钾完全溶解混合均匀，将烧瓶移入35℃水浴中，恒温搅拌40min，此时烧瓶内的溶液会变粘变稠甚至干涸；再量取49mL去离子水，逐滴加入烧瓶中，加完去离子水后，将烧瓶移入80℃水浴中恒温搅拌，此过程中溶液颜色会逐步变深，变成棕褐色液体；搅拌15min后，量取140mL 去离子水快速倒入烧瓶中，此时溶液变为棕红色，最后再量取10mL 30wt％过氧化氢，趁热加入烧瓶中，溶液迅速变为棕黄色或者亮黄色，至此，反应过程完毕，停止水浴。趁热离心以移去大部分的水和强酸。然后加入稀盐酸和去离子水洗涤，直至中性。将得到的样品放入冷冻干燥机干燥18h。将0.025g氧化石墨在25mL环己醇中超声处理1.5h使之成为氧化石墨烯水溶液，再加入0.40 g硝酸钴和0.20g硝酸镍，继续超声30分钟。然后将上述溶液转移到50mL应釜中180℃反应24h，将反应后的材料用去离子水离心洗涤，并在真空干燥箱中于70℃干燥13h，得到最终的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料。
实施例4
称取1g石墨缓慢倒入圆底烧瓶中，再量取49mL的98wt％浓硫酸，缓慢倒入烧瓶中，将烧瓶移入水浴锅，在冰水浴下搅拌约15min使待石墨和浓硫酸混合均匀；称取5.0g高锰酸钾，缓慢加入烧瓶中，控制温度在5℃下；继续搅拌15min，使高锰酸钾完全溶解混合均匀，将烧瓶移入35℃水浴中，恒温搅拌45min，此时烧瓶内的溶液会变粘变稠甚至干涸；再量取49mL去离子水，逐滴加入烧瓶中，加完去离子水后，将烧瓶移入80℃水浴中恒温搅拌，此过程中溶液颜色会逐步变深，变成棕褐色液体；搅拌15min后，量取140mL去离子水快速倒入烧瓶中，此时溶液变为棕红色，最后再量取16mL 30wt％过氧化氢，趁热加入烧瓶中，溶液迅速变为棕黄色或者亮黄色，至此，反应过程完毕，停止水浴。趁热离心以移去大部分的水和强酸。然后加入稀盐酸和去离子水洗涤，直至中性。将得到的样品放入冷冻干燥机干燥22h。将0.03g氧化石墨在15mL环己醇中超声处理1h使之成为氧化石墨烯水溶液，再加入0.99g 硝酸钴和0.3g硝酸镍，继续超声30分钟。然后将上述溶液转移到50mL应釜中160℃反应18h，将反应后的材料用去离子水离心洗涤，并在真空干燥箱中于 90℃干燥8h，得到最终的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料。
实施例5
称取1g石墨缓慢倒入圆底烧瓶中，再量取49mL的98wt％浓硫酸，缓慢倒入烧瓶中，将烧瓶移入水浴锅，在冰水浴下搅拌约15min使待石墨和浓硫酸混合均匀；称取4.0g高锰酸钾，缓慢加入烧瓶中，控制温度在5℃下；继续搅拌15min，使高锰酸钾完全溶解混合均匀，将烧瓶移入35℃水浴中，恒温搅拌30min，此时烧瓶内的溶液会变粘变稠甚至干涸；再量取49mL去离子水，逐滴加入烧瓶中，加完去离子水后，将烧瓶移入80℃水浴中恒温搅拌，此过程中溶液颜色会逐步变深，变成棕褐色液体；搅拌15min后，量取140mL去离子水快速倒入烧瓶中，此时溶液变为棕红色，最后再量取20mL 30wt％过氧化氢，趁热加入烧瓶中，溶液迅速变为棕黄色或者亮黄色，至此，反应过程完毕，停止水浴。趁热离心以移去大部分的水和强酸。然后加入稀盐酸和去离子水洗涤，直至中性。将得到的样品放入冷冻干燥机干燥24h。将0.045g氧化石墨在24mL环己醇中超声处理1.5h使之成为氧化石墨烯水溶液，再加入0.99g硝酸钴和0.3g硝酸镍，继续超声30分钟。然后将上述溶液转移到50mL应釜中200℃反应6h，将反应后的材料用去离子水离心洗涤，并在真空干燥箱中于 80℃干燥12h，得到最终的石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料。
Claims (8)
1.一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯
0-5℃冰浴条件下，将石墨粉和浓硫酸混合均匀，搅拌条件下分批次加入高锰酸钾后，在35℃下反应30-50min，加入去离子水将上述溶液稀释至溶液中的固体完全溶解；将溶液转入80℃水浴锅中恒温搅拌反应10-25min后，此时溶液颜色变为棕褐色，继续加入去离子水，至溶液变为棕红色，最后趁热加入H2O2，溶液迅速变为亮黄色，反应结束后停止水浴，趁热离心后再加入稀盐酸和去离子水洗涤至中性；将得到的样品放入冷冻干燥机干燥得到氧化石墨烯；
所述的每1mL浓硫酸加入0.01～0.05g的石墨粉；所述的石墨粉与高锰酸钾的质量比为1:5；
(2)溶剂热反应得到粗产物
将步骤(1)得到的氧化石墨烯加入环己醇中，超声使其分散均匀；再将硝酸镍、硝酸钴加入到上述溶液中超声处理得到分散均匀的分散液；将分散液倒入反应釜内，120℃～200℃条件下进行水热反应6h～24h后得到粗产物；
每1mL环己醇加入0.001～0.0025g的氧化石墨烯；
所述的分散液的组分包括氧化石墨烯、硝酸镍、硝酸钴，基于100重量份的硝酸钴，氧化石墨烯为3～5份，硝酸镍为25～50份；
(3)将步骤(2)得到的粗产物进行水洗、离心后，真空干燥得到石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电容材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的水热反应的温度180℃，反应时间12h。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的每1g高锰酸钾对应加入2-8mL H2O2。
4.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的干燥时间为18-24h。
5.根据权利要求3所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的干燥时间为18-24h。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的真空干燥温度为60～90℃，时间为8～15h。
7.根据权利要求3所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的真空干燥温度为60～90℃，时间为8～15h。
8.根据权利要求4所述的一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的真空干燥温度为60～90℃，时间为8～15h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710529209.0A CN107293413B (zh) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | 一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710529209.0A CN107293413B (zh) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | 一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107293413A CN107293413A (zh) | 2017-10-24 |
| CN107293413B true CN107293413B (zh) | 2019-04-09 |
Family
ID=60099417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710529209.0A Expired - Fee Related CN107293413B (zh) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | 一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107293413B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108021784B (zh) * | 2017-12-01 | 2021-05-11 | 大连理工大学 | 纳米金属氧化物光致产生活性氧物种的预测方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102583654B (zh) * | 2012-02-22 | 2013-09-04 | 上海大学 | 碳纳米管/石墨烯三明治结构纳米复合电容型脱盐电极的制备方法 |
| CN102891016B (zh) * | 2012-10-19 | 2016-08-10 | 常州大学 | 一种钴酸镍石墨烯复合材料及其用途和制备方法 |
| US10826113B2 (en) * | 2015-04-13 | 2020-11-03 | Global Graphene Group, Inc. | Zinc ion-exchanging energy storage device |
| CN106299271A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-04 | 南京理工大学 | 一种纳米钴酸镍/石墨烯复合材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-07-03 CN CN201710529209.0A patent/CN107293413B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107293413A (zh) | 2017-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105200450B (zh) | 一种二硫化钼/炭黑复合析氢电催化材料及其制备方法 | |
| CN103035887B (zh) | 一种锂电池电极的制备方法 | |
| CN106229503B (zh) | 一种氧化镍/石墨烯纳米复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 | |
| CN106252628B (zh) | 一种氧化锰/石墨烯纳米复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 | |
| CN106876682B (zh) | 一种具有多孔结构的氧化锰/镍微米球及其制备和应用 | |
| CN106129377B (zh) | 一种三氧化二铁/石墨烯复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 | |
| CN104843690B (zh) | 一种以汽爆法制备石墨烯的方法 | |
| CN109888279B (zh) | 一种硒掺杂MXene材料及其制备方法和应用 | |
| CN106848386B (zh) | 一种钠离子电池负极用鸟巢状Sb2Se3电极材料的制备方法 | |
| CN105810456B (zh) | 一种活化石墨烯/针状氢氧化镍纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN105895384A (zh) | 一种石墨烯/超微四氧化三钴颗粒复合电极材料制备方法 | |
| CN105632787B (zh) | 一种四氧化三钴/石墨烯纳米复合超级电容器电极材料的制备方法 | |
| CN108598444A (zh) | 锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯及制备方法 | |
| CN110311092A (zh) | 一种SnO2/碳/V2O5/石墨烯复合纳米材料作为电池负极材料的应用 | |
| CN109607618B (zh) | 蛋黄蛋结构MnO@MnSe复合材料的制备方法 | |
| CN104465124A (zh) | 一种基于NiCo2O4基复合材料的水系不对称型超级电容器 | |
| CN106531986B (zh) | 一种氮化钛/氮化硅/氮化碳/石墨烯复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN109065874A (zh) | 一种MoO3/rGO-N纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
| WO2022032747A1 (zh) | 一种硫掺杂ReSe2/MXene复合材料的制备方法 | |
| CN106816603A (zh) | 一种三维石墨烯气凝胶载硫复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN103078120A (zh) | 一种具有等级结构的硅酸亚铁锂锂离子电池正极材料及制备方法 | |
| CN106920932B (zh) | 一种竹叶状Co(OH)2/石墨烯复合电极材料及其制备方法 | |
| CN107293413B (zh) | 一种石墨烯包覆的Co掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4复合电极材料的制备方法 | |
| CN110759389B (zh) | 一种Cu(Ni,Co)2S4电极材料及其制备方法 | |
| CN106587020A (zh) | 一种高电导率硫掺杂石墨烯的快速制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | 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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190409 |