CN108695076B - 一种3d空心结构的电容器材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种3d空心结构的电容器材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108695076B CN108695076B CN201810487910.5A CN201810487910A CN108695076B CN 108695076 B CN108695076 B CN 108695076B CN 201810487910 A CN201810487910 A CN 201810487910A CN 108695076 B CN108695076 B CN 108695076B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hollow structure
- preparation
- silk
- temperature
- capacitor material
- 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
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N cobalt nickel Chemical compound [Co].[Ni].[Ni].[Ni] ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 7
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 6
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 6
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- QENHCSSJTJWZAL-UHFFFAOYSA-N magnesium sulfide Chemical compound [Mg+2].[S-2] QENHCSSJTJWZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DPLVEEXVKBWGHE-UHFFFAOYSA-N potassium sulfide Chemical compound [S-2].[K+].[K+] DPLVEEXVKBWGHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- NVIVJPRCKQTWLY-UHFFFAOYSA-N cobalt nickel Chemical compound [Co][Ni][Co] NVIVJPRCKQTWLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- -1 sulphur Compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明属于能源材料制备技术领域，涉及一种依托蚕丝为基底而生长NiCo2S4纳米线作为电容器材料的制备方法，具体制备工艺过程包括：在蚕丝上生长钴镍前驱体，将得到的钴镍前驱体进行水热硫化处理除去蚕丝后，形成一种空心结构，再经过氧化煅烧处理制得3D空心结构的电容器材料。本发明中NiCo2S4纳米线的刺状结构保持完好，不仅提供了较大的比表面积和较多的活性位点，同时也有助于吸附电解质溶液中的电子/离子，使材料的电化学性能更加优异与稳定。另外，空心结构直径为8～9nm，为电子/离子的运输提供了更便捷的通道，从而使反应持续有效的进行。本发明所述的材料具有良好的电化学性能与突出的循环稳定性，是非常有潜力和应用前景的电容器材料。
Description
技术领域
本发明属于能源材料制备技术领域，具体涉及一种依托蚕丝为基底而生长NiCo2S4纳米线作为电容器材料的制备方法。
背景技术
石油等能源资源日趋短缺且燃烧石油后内燃机尾气的排放对环境的污染越来越严重，人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。目前已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等弱点，一直没有很好的解决办法。
超级电容器是一种新型储能装置，具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。近年来，各种新兴材料快速发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电容器的快速发展。NiCo2S4材料具有优异的性能，成为近年来超级电容器研究的一个热点。其优异性能主要表现在功率密度高，充放电循环寿命长，环境温度对正常使用影响不大等方面。在实验室中，3D空心结构材料的制备方法有很多种，比如使用酸性或者碱性化学试剂对材料进行刻蚀，采用物理机械的方法进行分离与抽取等来制备。但是这些方法具有一定的危险性与危害性，而且工艺过程比较复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备3D空心结构的电容器材料的方法，充分利用蚕丝天然材料在高温硫化的条件下可分解的性质，在其表面生长NiCo2S4纳米线，不仅使实验工艺更加简单，而且得到的材料具有优异的电化学性能，表现出较低的阻抗，较高的电容量，优异的循环稳定性。
为了实现上述目的，本发明涉及的一种3D空心结构的电容器材料的制备方法，其具体制备工艺过程包括：
在蚕丝上生长钴镍前驱体，将试剂氯化钴，氯化镍，氟化氨和尿素溶于50ml去离子水中，并在试剂添加过程中保持搅拌直至形成粉红色的溶液，然后将溶液与纯化的蚕丝混合到100ml聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，随后将高压釜密封，并在95℃下水热处理保温12h，得到样品A，最后将得到的样品A用丙酮溶液洗涤多次，并在80℃条件下干燥6h得到钴镍前驱体；
将得到的钴镍前驱体置于含有硫化物溶液的烧杯中并混合，然后将混合后的溶液转移至100ml聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，将高压釜密封并在200℃的条件下进行保温8h，得到样品B，随后将样品B进行离心沉淀并用乙醇洗涤数次，并在60℃条件下的烘箱中干燥8h，得到由NiCo2S4纳米线堆积而成的3D空心结构材料，最后将3D空心结构材料在空气的气氛中加热至300-600℃进行煅烧处理并保温1-4h，制得3D空心结构的电容器材料。
优选的，本发明所述的蚕丝为纯化的蚕丝，预处理过程为：蚕茧在质量分数为5％的碳酸钠溶液中加热至100℃后进行保温脱胶处理30min，然后用去离子水洗涤数次，并在60℃下干燥12h以获得纯化的蚕丝。
优选的，本发明所述氯化镍、氯化钴、氟化氨和尿素的摩尔比为1:2:10:10，所述硫化物包括硫化钠、硫化钾、硫化镁中的一种或几种。
在不同温度下对3D空心结构材料进行氧化煅烧处理，对其性能也有显著的影响，主要表现在材料NiCo2S4纳米线的形态结构方面。因此，经多组实验对比，本发明所述煅烧温度优选为400℃，保温时间为2h，制得的材料具有较高的比电容，优异的循环稳定性等优点。
进一步，本发明还涉及一种由上述制备方法制备得到的产品，所述产品的空心结构直径为8～9nm，其电容量在电流密度1A/g的条件下为630F/g，在电流密度10A/g的条件下，经过3000圈的充放电测试后，电容保持率达到90.36％。本发明还提出了上述产品在超级电容器中的应用。
蚕丝属于一种天然纤维，在高温下进行水热硫化可使其分解。本发明通过以蚕丝为主要骨架，而后经硫化处理除去蚕丝，从而可以轻易地使生长在其表面的相互堆积的刺状NiCo2S4纳米线形成空心结构。本发明制备的3D空心结构的电容器材料的空心结构直径为8～9nm,但并不会发生“塌陷”现象。NiCo2S4纳米线的刺状结构保持完好，几乎没有改变，不仅使溶液中反应进行的接触面积更加宽大，同时也有利于吸附电解质溶液中的电子/离子，为充放电过程提供了持久的续航能力，使材料的电化学性能更加优异与稳定。经过工艺煅烧处理后的NiCo2S4纳米线，为其刺状纳米线的表面提供了大量的活性位点，更进一步的提高了该材料的电容容量与能量密度。同时，空心结构的形成为电子/离子的传输提供了一条捷径，缩短了其传输的距离，提高了充放电过程中电子/离子的传输效率。
与现有的制备方法相比，本发明的技术方案具有制备工艺简单可控、重复性好且安全系数高，节约资源且无污染等优点；钴镍材料在电容器方面的优异性能与本发明中形成的较大的结构表面积，可有效的使3D空心结构的电容器材料表现出更优越的电化学性质；NiCo2S4纳米线的刺状结构不仅提供了较大的比表面积和较多的活性位点，同时也有助于吸附电解质溶液中的电子/离子，使材料的电化学性能更加优异与稳定。另外，空心结构的存在为电子/离子的运输提供了更便捷的通道，从而使反应持续有效的进行。本发明制得的3D空心结构的电容器材料具有良好的电化学性能与突出的循环稳定性，经过3000圈的充放电循环后，电容保持率仍然达到90.36％，是非常有潜力和应用前景的电容器材料。
附图说明
图1为实施例1中的扫描电子显微镜(SEM)图片，其中(a)为蚕丝上成功生长钴镍前驱体的扫描电子显微镜图片，(b)为经过硫化处理后得到的空心结构的扫描电子显微镜图片，(c)为样品硫化后经过氧化煅烧得到的NiCo2S4纳米线的扫描电子显微镜图片。
图2中(a)为样品硫化后经过300℃氧化煅烧得到的NiCo2S4纳米线(即实施例2所得)的扫描电子显微镜图片，(b)为样品硫化后经过500℃氧化煅烧得到的NiCo2S4纳米线(即实施例3所得)的扫描电子显微镜图片。
图3中(a)为实施例1产品在不同的电流密度下得到的比电容结果分析图，(b)为实施例1产品在电流密度10A/g的条件下，经过3000圈的充放电测试后得到的分析图。
图4为在不同煅烧温度下得到的产品在1A/g的电流密度下的比电容结果分析图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
实施例1
本实施例采用氯化钴，氯化镍，氟化氨，硫化钠，尿素以及蚕丝作为实验原料，具体制备过程如下：
(1)取50ml质量分数为5％的碳酸钠溶液置于100ml的烧杯中，并将蚕茧沉浸在溶液中，通过油浴加热的方法加热至100℃并保温30min，而后将得到的蚕丝使用去离子水洗涤多次，并在60℃条件下干燥12h；
(2)称取试剂1mmol氯化镍(0.2377g)，2mmol氯化钴(0.4759g)，10mmol尿素(0.6006g)，10mmol氟化氨(0.3700g)，溶解在50mL去离子水的烧杯中，在加入试剂的过程中需不停搅拌溶液直至形成澄清的粉红色溶液；然后将溶液和步骤(1)得到的蚕丝置于100mL的聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，并将反应釜密封，加热到95℃的条件下进行保温12h；最后将得到的样品使用丙酮溶液洗涤多次，并在真空干燥80℃的条件下干燥6h，得到粉红色的钴镍前驱体；
(3)称取1.5mmol的硫化钠(0.3603g)溶于含有50mL去离子水的烧杯中，将步骤(2)得到的钴镍前驱体置于溶液中，最后将混合溶液置于100mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，加热至200℃并保温8h；然后将得到的样品进行离心沉淀，并使用去离子水和乙醇分别洗涤多次，最后在60℃的条件下干燥8h，得到黑色的粉末固体，即由NiCo2S4纳米线堆积而成的3D空心结构材料；
(4)将步骤(3)得到的3D空心结构材料装盛在瓷舟中并置于管式炉中，在空气的氛围中加热至400℃并保温2h，得到氧化后的3D空心结构材料，即为3D空心结构的电容器材料。
实施例2
本实施例的具体制备步骤(1)、(2)、(3)同实施例1，步骤(4)为：
(4)将步骤(3)得到的3D空心结构材料装盛在瓷舟中并置于管式炉中，在空气的氛围中加热至300℃并保温2h，得到氧化后的3D空心结构材料，即为3D空心结构的电容器材料。
实施例3
本实施例的具体制备步骤(1)、(2)、(3)同实施例1，步骤(4)为：
(4)将步骤(3)得到的3D空心结构材料装盛在瓷舟中并置于管式炉中，在空气的氛围中加热至500℃并保温2h，得到氧化后的3D空心结构材料，即为3D空心结构的电容器材料。
通过扫描电子显微镜的表征，实施例1中制备得到生长在蚕丝表面的相互堆积的刺状NiCo2S4纳米线结构保持完好并形成空心结构，其空心结构直径为8.23nm,并未观察到“塌陷”现象的发生，如图1。而改变氧化煅烧处理条件，主要是温度，对材料NiCo2S4纳米线的形态结构方面有显著的影响，如图2，在较低或较高的煅烧温度下，NiCo2S4纳米线堆积凌乱，刺状结构特征不显著，且有“塌陷”现象发生的可能性。
并且，对实施例1-3制得的3D空心结构的电容器材料进行性能测试，经过计算得出，实施例1制得的3D空心结构的电容器材料其电容量在电流密度1A/g的条件下为630F/g，阻抗值Rs为0.68Ω，并且在电流密度10A/g的条件下，经过3000圈的充放电循环后，电容保持率仍然达到90.36％，如图3，表明具有良好的循环稳定性，是电容器材料发展方向的一个合格的候选者。而在较低和较高煅烧温度下，如图4，3D空心结构的电容器材料其电容量在电流密度1A/g的条件下分别为359F/g和478F/g，且同样条件下充放电循环后电容保持率不佳。经400℃温度下的氧化煅烧处理，得到的刺状结构的NiCo2S4纳米线不仅为电子/离子的相互接触提供了较大的比表面积，而且其结构表面形成了较多的离子/电子缺陷位点，使电极材料与电解质溶液之间的离子/电子可以更多的参与到电极反应中，有利于离子/电子的传输与转移，从而使电容量得到很大的提升。而氧化煅烧温度过高或过低，会显著影响材料NiCo2S4纳米线的形态结构，进而减少纳米线结构表面形成的离子/电子缺陷位点，离子/电子的传输与转移的效率有所降低，虽然电容量同样得到较大的提升，但不如实施例1提升的效果好。
Claims (7)
1.一种3D空心结构的电容器材料的制备方法，其特征在于，具体制备工艺过程包括：在蚕丝上生长钴镍前驱体，将得到的钴镍前驱体进行水热硫化后经过氧化煅烧处理，制得3D空心结构的电容器材料；
所述蚕丝为纯化的蚕丝，预处理过程为：蚕茧在质量分数为5％的碳酸钠溶液中加热至100℃后进行保温脱胶处理30min，然后用去离子水洗涤数次，并在60℃下干燥12h以获得纯化的蚕丝；
所述钴镍前驱体的制备步骤包括：将试剂氯化钴、氯化镍、氟化氨和尿素溶于去离子水中，并在试剂添加过程中保持搅拌直至形成粉红色的溶液，然后将溶液与纯化的蚕丝混合到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，随后将高压釜密封，水热处理保温得到样品A，最后将得到的样品A用丙酮溶液洗涤多次，干燥得到钴镍前驱体；
所述水热硫化的过程为：将钴镍前驱体置于含有硫化物溶液的烧杯中并混合，然后将混合后的溶液转移至聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，将高压釜密封并保温，得到样品B，随后将样品B进行离心沉淀并用乙醇洗涤数次，并在烘箱中干燥，得到由NiCo2S4纳米线堆积而成的3D空心结构材料。
2.根据权利要求1所述的一种3D空心结构的电容器材料的制备方法，其特征在于，所述钴镍前驱体的制备步骤中，氯化镍、氯化钴、氟化氨和尿素的摩尔比为1:2:10:10，水热处理的温度为95℃，保温时间为12h，所述干燥温度为80℃，干燥时间为6h。
3.根据权利要求1所述的一种3D空心结构的电容器材料的制备方法，其特征在于，所述水热硫化的过程中，硫化物包括硫化钠、硫化钾、硫化镁中的一种或几种，所述保温的温度为200℃，保温时间为8h，干燥温度为60℃，时间为8h。
4.根据权利要求1所述的一种3D空心结构的电容器材料的制备方法，其特征在于，所述氧化煅烧的温度300-600℃，气氛为空气，煅烧处理后保温1-4h。
5.根据权利要求4所述的一种3D空心结构的电容器材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为400℃，保温时间为2h。
6.一种由权利要求1-5任一所述制备方法制备得到的产品，其特征在于，所述产品的空心结构直径为8～9nm，在电流密度1A/g的条件下电容量为630F/g，在扫描电压10mV/s的条件下，经过3000圈的充放电测试后，电容保持率达到90.36％。
7.权利要求6所述的产品在超级电容器中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487910.5A CN108695076B (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种3d空心结构的电容器材料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487910.5A CN108695076B (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种3d空心结构的电容器材料的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108695076A CN108695076A (zh) | 2018-10-23 |
| CN108695076B true CN108695076B (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=63847634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810487910.5A Active CN108695076B (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种3d空心结构的电容器材料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108695076B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110415990B (zh) * | 2019-08-07 | 2020-06-05 | 厦门大学 | 一种制备镍钴镁硫化物复合纳米结构电极材料的方法 |
| CN111740088B (zh) * | 2020-07-02 | 2022-08-16 | 甘肃省民翔新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极的制备方法及其在锂离子电池中的应用 |
| CN112186165B (zh) * | 2020-10-10 | 2022-01-18 | 宁波大学 | 一种负载Ni纳米颗粒的蛋白纤维及其制备方法和用途 |
| CN112186164B (zh) * | 2020-10-10 | 2021-12-21 | 宁波大学 | 一种负载Co纳米颗粒的碳纤维复合材料及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105336930B (zh) * | 2015-10-16 | 2018-09-25 | 浙江理工大学 | 一种锂硫电池用富氮碳基/硫复合正极材料及其制备方法 |
| CN105413728B (zh) * | 2015-11-05 | 2017-12-08 | 浙江理工大学 | 一种与碳氮复合的二氧化钛中空微球及其制备方法 |
| CN105609320B (zh) * | 2016-03-02 | 2017-11-17 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 生物质基中空炭微米管/镍钴金属硫化物复合电极材料的制备方法 |
| CN105845954A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-10 | 浙江理工大学 | 一种蚕丝衍生的氮掺杂类石墨烯纤维 |
| CN106756199B (zh) * | 2016-12-14 | 2018-06-26 | 东北大学 | 中空管状氧化物增强银基复合电接触材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-05-21 CN CN201810487910.5A patent/CN108695076B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108695076A (zh) | 2018-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108695076B (zh) | 一种3d空心结构的电容器材料的制备方法及其应用 | |
| CN109037664A (zh) | 一种N掺杂的碳包覆的Mo2C/C功能复合材料的制备方法及其在锂硫电池中的应用 | |
| CN106744784B (zh) | 一种浸渍-活化法制备氮氧双掺杂浒苔基层次孔碳材料的方法及其用途 | |
| CN108075128A (zh) | 一种氮掺杂碳包覆钴镍硫化物/石墨烯复合电极材料 | |
| CN109817470B (zh) | 一种用于超级电容器的氮硫共掺杂碳材料及其制备方法 | |
| CN109920993A (zh) | 一种高镍三元材料镍钴锰酸锂的表面改性方法 | |
| CN108054351A (zh) | 一种锂离子电池、所用的硅碳负极材料及其制备方法 | |
| CN103730638A (zh) | 一种氮掺杂碳材料的制备方法 | |
| CN102867947A (zh) | 基于低聚倍半硅氧烷的碳/硅复合负极材料的制备方法 | |
| CN110247033A (zh) | 一种SnS@NSC核-双壳立方体结构复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113622055B (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN109768239A (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN112239200A (zh) | 一种非晶磷酸盐材料的制备及作为超级电容器电极材料的应用 | |
| CN110357100A (zh) | 一种利用废旧轮胎制备碳材料的方法及应用 | |
| CN110444404A (zh) | 一种铁钴双金属硫化物空心微米球的制备与应用 | |
| CN107195470A (zh) | 镍钴铁三元金属氧化物纳米管状复合材料及其制备方法 | |
| CN107500263B (zh) | 一种稻壳衍生硬碳的制备方法及其所得材料和应用 | |
| CN110745788B (zh) | 一种钼钴双金属硒化物的钠离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN111646510A (zh) | 高倍率钛铌氧化物微球及其制备方法和应用 | |
| CN107978755A (zh) | 一种在材料表面均匀掺杂金属离子的方法及其制品和应用 | |
| CN110060873A (zh) | 一种中空生物碳球基硫化镍纳米棒超级电容器及制备方法 | |
| CN108364794A (zh) | 一种基于碳布原位生长三氧化钨超级电容器电极材料的制备方法 | |
| CN106848180A (zh) | 一种基于电沉积导电聚合物技术的锂空气电池正极及其制备方法 | |
| CN110436458A (zh) | 一种蟹壳基生物多孔炭材料及其制备方法 | |
| CN109626444A (zh) | 一种多孔道亚微米球状FeS2的制备方法 |
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 |