CN109119250A - CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法 - Google Patents
CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109119250A CN109119250A CN201810803317.7A CN201810803317A CN109119250A CN 109119250 A CN109119250 A CN 109119250A CN 201810803317 A CN201810803317 A CN 201810803317A CN 109119250 A CN109119250 A CN 109119250A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite oxide
- ldh
- cofe
- composite material
- polypyrrole
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 16
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 10
- OQUOOEBLAKQCOP-UHFFFAOYSA-N nitric acid;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O[N+]([O-])=O OQUOOEBLAKQCOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 5
- 229910016874 Fe(NO3) Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 3
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 5
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 5
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 3
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910020598 Co Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002519 Co-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003289 NiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000007777 multifunctional material Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer 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
-
- 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
- H01G11/32—Carbon-based
-
- 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
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于复合材料合成技术领域，涉及CoFe‑LDH复合材料的制备，特别涉及一种CoFe‑LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法。本发明所述方法包括：按照每50mL去离子水中溶解25～100mg Ppy/GO、2～3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁配制成硝酸盐混合溶液；按照每250mL配制浓度为0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合碱溶液，将混合碱溶液缓慢滴加到硝酸盐溶液中，调节pH在10.0±0.1，搅拌20～30min，65℃水浴中反应20～24h，洗涤干燥后即得。本发明通过原位聚合将吡咯负载在氧化石墨上，静电吸附共沉淀法制得的CoFe‑LDH吸附在Ppy/GO，得到无粘结剂的可用作SC电极的三元复合材料，所制得材料具有规则的超薄六角形层状片状结构。本发明工艺简单，原料价格低廉，所得材料适合作为超级电容器的电极材料，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于复合材料合成技术领域，涉及CoFe-LDH复合材料的制备，特别涉及一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法。
背景技术
随着社会的迅速发展，超级电容器（SC）以其环境友好、低成本和可再生等众多优异的性能成为我们社会的一个重要组成部分。到目前为止，超级电容器的电极材料主要包括碳材料、导电聚合物复合材料以及贵金属氧化物或水合氧化物及其复合材料。通常情况下，将多种活性材料复合制备复合电极材料，或将活性材料进行结构优化设计合成特殊结构，主要是由于物理化学性质不同的低维纳米材料复合而成的分级结构复合材料，往往具有各组分材料的性质，甚至有成为多功能材料的潜质。因此，设计复合结构可以降低活性材料表面能，减少活性物质与电解液之间的副反应，提高材料的循环稳定性和可逆性。
由于过渡金属氢氧化物如CoFe、NiAl、NiCo、NiMn具有高比容量、良好的循环稳定性和快速氧化还原反应等优点，得到了广泛的研究。Co-Fe layered double hydroxides（LDH）的层状结构以及过渡金属的存在，可以同时发挥双电层和赝电容两种性质的电容量，但由于LDH的导电性较差，且纳米粒子间容易聚集，导致该类材料的比电容远低于理论值，且倍率特性不佳，需要与其他碳材料或者导电聚合物复合提高其负载量和导电性。Graphene oxide（GO）由于具有高的导电性、大的表面积、以及良好的化学稳定性和热稳定性，可以提供有效的支持性能；聚吡咯（Polypyrrole）作为一种导电聚合物，不仅能够为电子快速转移提供有效的路径，而且可以加速电活性中心和集流体之间的反应动力学。
发明内容
本发明的目的是公开一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，包括：按照每50mL去离子水中溶解25～100mg Ppy/GO、2～3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁配制成硝酸盐混合溶液；按照每250mL配制浓度为0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合碱溶液，将混合碱溶液缓慢滴加到硝酸盐混合溶液中，调节pH在10.0±0.1，搅拌20～30min，65℃水浴中反应20～24h，洗涤干燥后即得。
本发明较优公开例中，所述按照每50mL去离子水中溶解50mg Ppy/GO、2mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁配制成硝酸盐混合溶液。
本发明较优公开例中，参与反应的Ppy/GO，其制备方法为：配制3mol/L的氧化石墨溶液，取18～54 mL的氧化石墨溶液超声分散30min，量取0.08mol吡咯溶解在30mL 50%乙醇溶液中，将其与氧化石墨溶液混合均匀，再加入20mL 浓度为2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌20～24h，过滤洗涤干燥后即得。
本发明较优公开例中，所用吡咯需经预处理，其预处理方法为：将少量吡咯单体倒入容器中，放入沸石、磁子，设置油浴锅温度为105 ℃，搭建减压装置，连上真空泵进行减压蒸馏，真空泵压力0.9MPa，在蒸馏的过程中，加入少量的锌粉以防止吡咯氧化，在70 ℃左右有馏分蒸出，去掉前馏分得到无色吡咯。
本发明较优公开例中，所用氧化石墨（GO）以改进 Hummers法制备，具体的，首先将170mL浓硫酸、5gNaNO3和3.2g石墨鳞片在冰浴搅拌下加入容器中，再缓慢加入15g高锰酸钾，搅拌2h后将温度升至35℃，加入200mL的去离子水，之后将温度升到95℃，反应30min后，加入800mL蒸馏水，再加入25mL的H2O2去除高锰酸钾，溶液从黑棕色变成亮黄色；用体积比为1：10的稀盐酸洗涤产物至其中没有SO4 2-，可用BaCl2检验，再用蒸馏水清洗至中性，即可得到氧化石墨（GO）。
本实验所用试剂皆为分析纯，均为市售。
根据本发明所述方法制得的CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨复合材料，是规则的超薄六角形层状片状纳米片。
根据本发明所述方法制得的CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨复合材料，将其应用于超级电容器的电极材料。
（1）复合电极材料的制备
将所制得的CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨复合材料、乙炔黑导电剂和聚四氟乙烯分散液粘结剂以8：1：1的比例混合均匀，研磨均匀后涂在处理后的泡沫镍（1cm ×1cm）上，60~80℃烘箱干燥12h，用10 MPa 压片机压片制得电极材料，样品质量在3 mg左右。
（2）测试性能
采用CHI660D型电化学工作站，测试条件为：由饱和甘汞电极(SCE)为参比电极、铂电极为对电极、复合电极材料为工作电极组装而成的三电极体系，在2M KOH电解液中进行测试。电化学测试用循环伏安测试(CV)，充放电测试(GCD)的电势窗为0-0.5 V，电化学交流阻抗分析(EIS) 测试的频率范围从0.01 Hz-100 KHz。
有益效果
本发明通过原位聚合将吡咯负载在氧化石墨上，静电吸附共沉淀法制得的CoFe-LDH吸附在Ppy/GO，得到一种无粘结剂的可以用作SC电极的CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料，所制得材料具有规则的超薄六角形层状片状结构。本发明工艺简单，原料价格低廉，所得材料适合作为超级电容器的电极材料，易于工业化生产。
附图说明
图1、实施例1样品的FT-IR图；
图2、实施例1样品的XRD图；
图3、实施例1样品的GCD图；
图4、实施例1样品的循环图。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
改进 Hummers法制备氧化石墨，首先将170mL浓硫酸、5gNaNO3和3.2g石墨鳞片在冰浴搅拌下加入烧杯中，再向溶液中缓慢加入15g高锰酸钾，搅拌2小时后将温度升至35℃，加入200mL的去离子水，之后将温度升到95℃，反应30min后，加入800mL蒸馏水，然后再加入25mL的H2O2去除高锰酸钾，溶液会从黑棕色变成亮黄色。用体积比为1：10的稀盐酸洗涤产物至其中没有SO4 2-，可用BaCl2检验，再用蒸馏水清洗至中性，即可得到GO。
实施例1
一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，包括：取36 mL浓度为3mol/L的GO溶液，超声分散30分钟，量取0.08mol吡咯溶解在体积比为1:1的去离子水和乙醇溶液中，混合均匀，加入2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌24小时后，洗涤干燥，得到Ppy/GO；然后将50mg Ppy/GO、2mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁溶于50mL去离子水中，同时，将氢氧化钠和碳酸钠配成0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合溶液，将上述混合溶液缓慢滴加到金属盐溶液中并调节pH在10.0±0.1，搅拌30分钟，65℃水浴中反应24小时，洗涤干燥。
图1中，在3453cm-1处有一个明显的宽带，归于氢键与金属-OH之间结合形成层间水分子或者来自Ppy/GO中的N-H伸缩振动，而与水滑石状结构相关的指纹区在764cm-1和488cm-1处的特征峰分别归于八面体羟基板中的金属-O弯曲振动和金属-O拉伸振动。1652cm-1处的吸收峰为C-N的弯曲振动，而在1355cm-1处的吸收峰归于LDH中CO3 2-的吸收所引起的。
图2中，在11°附近有一个明显的峰，是水滑石状结构的特征衍射峰。
图3中，在电流密度为1A g-1时，比电容能达到1276F g-1
图4中，经过5000次循环后，比电容保留率能维持在71.5%。
实施例2
一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，包括：取18 mL浓度为3mol/L的GO溶液，超声分散30分钟，量取0.08mol吡咯溶解在体积比为1:1的去离子水和乙醇溶液中，而后将其混合均匀后，向其混合溶液中加入2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌20小时后，洗涤干燥，得到Ppy/GO。然后称取50mg Ppy/GO、3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁溶解于50mL的去离子水中，同时，称取一定量的氢氧化钠和碳酸钠配成0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合溶液，将上述混合溶液缓慢滴加到金属盐溶液中并调节PH在10.0±0.1，而后，将其溶液搅拌20分钟，然后，在65℃的水浴中反应20小时，洗涤干燥。
实施例3
一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，包括：取54 mL浓度为3mol/L的GO溶液，超声分散30分钟，量取0.08mol吡咯溶解在体积比为1:1的去离子水和乙醇溶液中，而后将其混合均匀后，向其混合溶液中加入2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌24小时后，洗涤干燥，得到Ppy/GO。然后称取25mg Ppy/GO、3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁溶解于50mL的去离子水中，同时，称取一定量的氢氧化钠和碳酸钠配成0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合溶液，将上述混合溶液缓慢滴加到金属盐溶液中并调节PH在10.0±0.1，而后，将其溶液搅拌20分钟，65℃的水浴中反应24小时，洗涤干燥。
实施例4
一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，包括：取18 mL浓度为3mol/L的GO溶液，超声分散30分钟，量取0.08mol吡咯溶解在体积比为1:1的去离子水和乙醇溶液中，而后将其混合均匀后，向其混合溶液中加入2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌20小时后，洗涤干燥，得到Ppy/GO。然后称取25mg Ppy/GO、3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁溶解于50mL的去离子水中，同时，称取一定量的氢氧化钠和碳酸钠配成0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合溶液，将上述混合溶液缓慢滴加到金属盐溶液中并调节PH在10.0±0.1，而后，将其溶液搅拌30分钟， 65℃的水浴中反应20小时，洗涤干燥。
实施例5
一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，包括：取54 mL浓度为3mol/L的GO溶液，超声分散30分钟，量取0.08mol吡咯溶解在体积比为1:1的去离子水和乙醇溶液中，而后将其混合均匀后，向其混合溶液中加入2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌24小时后，洗涤干燥，得到Ppy/GO。然后称取100mg Ppy/GO、3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁溶解于50mL的去离子水中，同时，称取一定量的氢氧化钠和碳酸钠配成0.35mol/LNaOH和0.15mol/L NaCO3的混合溶液，将上述混合溶液缓慢滴加到金属盐溶液中并调节PH在10.0±0.1，而后，将其溶液搅拌30分钟， 65℃的水浴中反应20小时，洗涤干燥。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，其特征在于，包括：按照每50mL去离子水中溶解25～100mg Ppy/GO、2～3mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁配制成硝酸盐混合溶液；按照每250mL配制浓度为0.35mol/L NaOH和0.15mol/L NaCO3的混合碱溶液，将混合碱溶液缓慢滴加到硝酸盐混合溶液中，调节pH在10.0±0.1，搅拌20～30min，65℃水浴中反应20～24h，洗涤干燥后即得。
2.根据权利要求1所述CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，其特征在于：所述按照每50mL去离子水中溶解50mg Ppy/GO、2mmol六水合硝酸钴和1mmol九水合硝酸铁配制成硝酸盐混合溶液。
3.根据权利要求1所述CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，其特征在于，参与反应的Ppy/GO，其制备方法为：配制3mol/L的氧化石墨溶液，取18～54 mL的氧化石墨溶液超声分散30min，量取0.08mol吡咯溶解在30mL 50%乙醇溶液中，将其与氧化石墨溶液混合均匀，再加入20mL 浓度为2mol/L 的FeCl3溶液，搅拌20～24h，过滤洗涤干燥后即得。
4.根据权利要求3所述CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，其特征在于：所用吡咯需经预处理，其预处理方法为：将少量吡咯单体倒入容器中，放入沸石、磁子，设置油浴锅温度为105℃，搭建减压装置，连上真空泵进行减压蒸馏，真空泵压力0.9MPa，在蒸馏的过程中，加入少量的锌粉以防止吡咯氧化，在70℃左右有馏分蒸出，去掉前馏分得到无色吡咯。
5.根据权利要求3所述CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨，以改进 Hummers法制备，具体的，首先将170mL浓硫酸、5gNaNO3和3.2g石墨鳞片在冰浴搅拌下加入容器中，再缓慢加入15g高锰酸钾，搅拌2h后将温度升至35℃，加入200mL的去离子水，之后将温度升到95℃，反应30min后，加入800mL蒸馏水，再加入25mL的H2O2去除高锰酸钾，溶液从黑棕色变成亮黄色；用体积比为1：10的稀盐酸洗涤产物至其中没有SO4 2-，用BaCl2检验，再用蒸馏水清洗至中性，即可得到氧化石墨。
6.根据权利要求1-5任一所述方法制得的CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料。
7.根据权利要求6所述CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料，其特征在于：所述材料是规则的超薄六角形层状片状纳米片。
8.一种权利要求6所述材料的应用，其特征在于：将其用作超级电容器的电极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810803317.7A CN109119250A (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810803317.7A CN109119250A (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109119250A true CN109119250A (zh) | 2019-01-01 |
Family
ID=64862366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810803317.7A Pending CN109119250A (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109119250A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110164705A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-08-23 | 上海理工大学 | 一种新型钴铁基超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN113851662A (zh) * | 2020-06-28 | 2021-12-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电催化剂及其制备方法和工作电极以及质子交换膜燃料电池 |
| CN114619531A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-06-14 | 北京林业大学 | 一种以层状双氢氧化物与聚吡咯为光热超疏水表面的储能木材及制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101882480A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-11-10 | 中国科学院电工研究所 | 一种聚吡咯/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN102502519A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 一种在水性溶液中制备剥离型层状材料/碳纳米管复合物的方法 |
| CN104392843A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-04 | 上海电力学院 | 一种三维层状金属氢氧化物纳米片/石墨烯气凝胶复合材料及制备方法 |
| CN105016398A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-04 | 上海交通大学 | 一种纳米薄片组装钴铁氢氧化物多级微球及其制备方法 |
| CN105719850A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-29 | 中国石油大学(华东) | 石墨烯聚吡咯/双金属氢氧化物纳米线三元复合材料及其制备方法和应用 |
| CN107128879A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-05 | 北京师范大学 | 一种层状双金属氢氧化物的制备方法及其制备的产品 |
-
2018
- 2018-07-20 CN CN201810803317.7A patent/CN109119250A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101882480A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-11-10 | 中国科学院电工研究所 | 一种聚吡咯/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN102502519A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 一种在水性溶液中制备剥离型层状材料/碳纳米管复合物的方法 |
| CN104392843A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-04 | 上海电力学院 | 一种三维层状金属氢氧化物纳米片/石墨烯气凝胶复合材料及制备方法 |
| CN105016398A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-04 | 上海交通大学 | 一种纳米薄片组装钴铁氢氧化物多级微球及其制备方法 |
| CN105719850A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-29 | 中国石油大学(华东) | 石墨烯聚吡咯/双金属氢氧化物纳米线三元复合材料及其制备方法和应用 |
| CN107128879A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-05 | 北京师范大学 | 一种层状双金属氢氧化物的制备方法及其制备的产品 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YU ZHANG ET AL: "Electrostatic Self-Assembly of Sandwich-Like CoAl-LDH/Polypyrrole/Graphene Nanocomposites with Enhanced Capacitive Performance", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110164705A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-08-23 | 上海理工大学 | 一种新型钴铁基超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN113851662A (zh) * | 2020-06-28 | 2021-12-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电催化剂及其制备方法和工作电极以及质子交换膜燃料电池 |
| CN113851662B (zh) * | 2020-06-28 | 2023-03-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电催化剂及其制备方法和工作电极以及质子交换膜燃料电池 |
| CN114619531A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-06-14 | 北京林业大学 | 一种以层状双氢氧化物与聚吡咯为光热超疏水表面的储能木材及制备方法 |
| CN114619531B (zh) * | 2022-04-02 | 2023-07-21 | 北京林业大学 | 一种以层状双氢氧化物与聚吡咯为光热超疏水表面的储能木材及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Askari et al. | Binary nickel ferrite oxide (NiFe2O4) nanoparticles coated on reduced graphene oxide as stable and high-performance asymmetric supercapacitor electrode material | |
| CN102543464B (zh) | ZnO/还原氧化石墨烯/聚吡咯三元复合材料的制备方法及三元复合材料的应用 | |
| Senthil et al. | Nickel foam-supported NiFe layered double hydroxides nanoflakes array as a greatly enhanced electrocatalyst for oxygen evolution reaction | |
| Zhu et al. | Co-precipitation synthesis of nickel cobalt hexacyanoferrate for binder-free high-performance supercapacitor electrodes | |
| Zhang et al. | Influence of metallic oxide on the morphology and enhanced supercapacitive performance of NiMoO4 electrode material | |
| Tong et al. | Cross-linked NiCo2O4 nanosheets with low crystallinity and rich oxygen vacancies for asymmetric supercapacitors | |
| CN102522218B (zh) | 一种纳米氧化镍/石墨烯复合电极材料及制备方法和应用 | |
| Zhou et al. | Nickel hexacyanoferrate on graphene sheets for high-performance asymmetric supercapacitors in neutral aqueous electrolyte | |
| Liu et al. | Porous oxygen-doped NiCoP nanoneedles for high performance hybrid supercapacitor | |
| Sohouli et al. | Preparation of a supercapacitor electrode based on carbon nano-onions/manganese dioxide/iron oxide nanocomposite | |
| Askari et al. | Construction of Co3O4-Ni3S4-rGO ternary hybrid as an efficient nanoelectrocatalyst for methanol and ethanol oxidation in alkaline media | |
| CN103971941B (zh) | 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化锡复合材料及其制备方法 | |
| CN103971942B (zh) | 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料及其制备方法 | |
| Guan et al. | Multicomponent design of Fe3O4 nanosheet-based binder-free anodes with a special substrate for supercapacitors | |
| Chaitra et al. | Nanocomposite of hexagonal β-Ni (OH) 2/multiwalled carbon nanotubes as high performance electrode for hybrid supercapacitors | |
| CN109119250A (zh) | CoFe-LDH/聚吡咯/氧化石墨三元复合材料的制备方法 | |
| Yang et al. | Controllable synthesis of coaxial nickel hexacyanoferrate/carbon nanotube nanocables as advanced supercapcitors materials | |
| CN106847530A (zh) | 一种镍钴基－碳纳米管复合电极材料及其制备方法 | |
| Niu et al. | Hydrothermal ion exchange synthesis of CoM (M= Fe or Mn)/MXene 2D/2D hierarchal architectures for enhanced energy storage | |
| Qiu et al. | Facile synthesis of g-C3N4/LDH self-growing nanosheet arrays for enhanced supercapacitor performance | |
| CN108281296A (zh) | 一种提高金属有机框架材料在碱性溶液中电化学性能的方法 | |
| Gao et al. | High dispersion and electrochemical capacitive performance of NiO on benzenesulfonic functionalized carbon nanotubes | |
| Gao et al. | Three dimensional FeCo2O4 nanosheets for integrated all-solid-state supercapacitors and electrochemical energy-saving H2 production | |
| Chang et al. | Cerium-based metal–organic framework-conducting polymer nanocomposites for supercapacitors | |
| Wen et al. | Design strategy for low-temperature sulfur etching to achieve high-performance hollow multifunctional electrode material |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190101 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |