CN109326454A - 交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法 - Google Patents
交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109326454A CN109326454A CN201811301604.4A CN201811301604A CN109326454A CN 109326454 A CN109326454 A CN 109326454A CN 201811301604 A CN201811301604 A CN 201811301604A CN 109326454 A CN109326454 A CN 109326454A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanometer line
- metal nanometer
- super capacitor
- electrode material
- line array
- 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.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 46
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 29
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 29
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 27
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 claims description 12
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 11
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 11
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002659 electrodeposit Substances 0.000 claims description 8
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 7
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical group [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 3
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 claims description 3
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims description 3
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical group [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229960002645 boric acid Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L manganese dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mn+2] IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 abstract description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N gold nickel Chemical compound [Ni].[Au] MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- -1 graphite Alkene Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction 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
-
- 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
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明属于纳米材料与超级电容器电极制备技术领域,具体涉及一种交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法,其金属纳米线的直径为60~200nm,金属纳米线的表面负载有层状的金属氢氧化物;所述的金属纳米线相互交叉形成一个导电的自支撑结构。本发明的有益效果在于:本发明制备的交叉的金属纳米线直径为60~200nm,具有较小的体积和较大的比表面积能够提供高的体积能量密度。纳米线之间相互连接又相互独立的自支撑结构使得纳米线阵列整体具有很好的导电性并且有利于电解液的快速扩散。制备方法的流程和操作简单,成本低廉,耗时短,无污染,便于大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料与超级电容器电极制备技术领域,具体涉及一种交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法。
背景技术
由于化石能源的急剧消耗以及由此带来严重的环境污染问题,开发利用清洁可再生能源越来越迫切。太阳能、风能、潮汐能和地热能均属于清洁再生能源,但是由于其不稳定以及受限于地理位置等因素,导致开发利用受到限制。由于具有良好的倍率性能,循环性能和环境友好的特点,超级电容器被认为是最有前途的能量储存和转换装置,并且已经被广泛的应用在各个领域。超级电容器的电极材料主要有碳基材料,过渡金属氧化物/氢氧化物。碳基材料依赖双电层储存能量,具有循环寿命长,倍率性能好的优点,缺点是能量密度低。过渡金属氧化物/氢氧化物具由高的能量密度,储量丰富,廉价,环保的优点,但是其导电性差,导致倍率性能差,循环寿命短。为了提高过渡金属氧化物/氢氧化物的导电性和比表面积,从而达到增强倍率性能,循环寿命和进一步增大比电容的目的,一种解决办法是把纳米结构的过渡金属氧化物/氢氧化物负载泡沫镍或者石墨烯泡沫上。泡沫镍盒石墨烯泡沫具有很好的导电性同时具有相互贯穿的孔结构便于电解液扩散和较大的比表面积来负载活性材料。但是泡沫镍的直径约为60μm和孔径约为200~00μm,石墨烯泡沫的孔径约为几十个微米。相对较大的线直径和孔径导致泡沫镍和石墨烯泡沫电极材料的体积能量密度较低。因此,制备一种直径和间隙尺寸在纳米级别的超级电容器电极材料取代泡沫镍和石墨烯泡沫可以有效的提高超级电容器的电极能量密度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法,所得的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料可以有效的提高超级电容器的电极能量密度。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:交叉的金属纳米线阵列作为超级电容器电极材料,其金属纳米线的直径为60~200nm,金属纳米线的表面负载有层状的金属氢氧化物;所述的金属纳米线相互交叉形成一个导电的自支撑结构。
按上述方案,所述的金属纳米线为镍,钴或锰,所述的金属氢氧化物为氢氧化镍,氢氧化钴或氢氧化锰。
所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备方法,包括以下步骤:
1)以具有交叉纳米孔的膜为模板,并在其一个表面涂抹铟镓合金或负载石墨烯作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含金属的电解液,进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入碱溶液中加热浸泡,直到具有交叉孔的膜被完全溶解,得到交叉的金属纳米线阵列;
5)将得到的镍纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存,之后再浸泡在强氧化性溶液中浸泡,然后取出洗净,得到交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
按上述方案,步骤(1)中所述的交叉纳米孔的膜为聚酯膜或聚碳酸酯膜,所述的交叉孔的孔径为60nm~200nm。
按上述方案,步骤(3)所述的含金属的电解液为:含镍的电解液成分为硫酸镍,氯化镍,硼酸;含锰的电解液成分为硫酸锰,氯化锰,硼酸;含钴的电解液成分为硫酸钴,氯化钴,硼酸,电沉积反应的电流密度为100~300A/m2。
按上述方案,步骤(4)所述的碱溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液,其浓度为1~3mol/L,加热温度为60~80℃。
按上述方案,步骤(5)所述的强氧化性溶液为氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液,其中氢氧化钠浓度为2~4mol/L,过硫酸铵的浓度为0.3~1mol/L。
本发明的有益效果在于:本发明制备的交叉的金属纳米线直径为60~200nm,具有较小的体积和较大的比表面积能够提供高的体积能量密度。纳米线之间相互连接又相互独立的自支撑结构使得纳米线阵列整体具有很好的导电性并且有利于电解液的快速扩散。制备方法的流程和操作简单,成本低廉,耗时短,无污染,便于大规模生产。
附图说明
图1为实施例1的交叉的镍金属纳米线的SEM图;
图2为实施例1的交叉的镍金属纳米线表面负载氢氧化镍的SEM图;
图3为实施例1的交叉的镍金属纳米线的充放电循环稳定性能图。
具体实施方式
为了更好地理解该发明,下面结合实施例进一步阐释本发明的技术方案,但不作为对本发明保护的限制。
实施例1:
交叉的镍金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备过程如下:
1)以具有交叉纳米孔的聚酯膜为模板,并在其一个表面涂抹铟镓合金作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含为硫酸镍120g/L,氯化镍20g/L,硼酸40g/L的电解液,接通电源在电流密度为100A/m2的条件下进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的镍金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡,溶液温度为60℃,直到聚酯膜被完全溶解,得到交叉的镍金属纳米线阵列;
5)将得到的镍纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存24h,之后再含有氢氧化钠2mol/L和过硫酸铵0.3mol/L的混合溶液中浸泡6h,然后取出洗净,得到交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
本实施例的产物交叉的镍金属纳米线阵列,其结构由相互交叉的镍金属纳米线构成如附图1所示,金属纳米线的直径为60~200nm。经过表面氧化处理以后,镍金属纳米线的表面生成了层状的氢氧化镍如附图2所示。
如附图3中所示,以本实施例所得的交叉的镍金属纳米线阵列的比电容较高,而且充放电循环性能稳定。在20A/g的电流密度下,充放电1200次后,比电容保持稳定且有3200F/g。
实施例2:
交叉的钴金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备过程如下:
1)以具有交叉纳米孔的聚酯膜为模板,并在其一个表面负载石墨烯作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含为硫酸钴120g/L,氯化钴20g/L,硼酸40g/L的电解液,接通电源在电流密度为200A/m2的条件下进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的钴金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡,溶液温度为60℃,直到聚酯膜被完全溶解,得到交叉的钴金属纳米线阵列;
5)将得到的钴纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存24h,之后再含有氢氧化钠2mol/L和过硫酸铵0.3mol/L的混合溶液中浸泡6h,然后取出洗净,得到交叉的钴金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
以本实施例所得的交叉的钴金属纳米线阵列的比电容较高,而且充放电循环性能稳定。在20A/g的电流密度下,充放电1000次后,比电容保持稳定且有3300F/g。
实施例3:
交叉的锰金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备过程如下:
1)以具有交叉纳米孔的聚酯膜为模板,并在其一个表面涂抹铟镓合金作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含为硫酸锰120g/L,氯化锰20g/L,硼酸40g/L的电解液,接通电源在电流密度为300A/m2的条件下进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的锰金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡,溶液温度为60℃,直到聚酯膜被完全溶解,得到交叉的锰金属纳米线阵列;
5)将得到的锰纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存24h,之后再含有氢氧化钠1.4mol/L和过硫酸铵0.8mol/L的混合溶液中浸泡6h,然后取出洗净,得到交叉的锰金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
以本实施例所得的交叉的锰金属纳米线阵列的比电容较高,而且充放电循环性能稳定。在20A/g的电流密度下,充放电1000次后,比电容保持稳定且有3350F/g。
实施例4:
交叉的镍金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备过程如下:
1)以具有交叉纳米孔的聚酯膜为模板,并在其一个表面负载石墨烯作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含为硫酸镍120g/L,氯化镍20g/L,硼酸40g/L的电解液,接通电源在电流密度为200A/m2的条件下进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的镍金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡,溶液温度为60℃,直到聚酯膜被完全溶解,得到交叉的镍金属纳米线阵列;
5)将得到的镍纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存24h,之后再含有氢氧化钠4mol/L和过硫酸铵1mol/L的混合溶液中浸泡6h,然后取出洗净,得到交叉的镍金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
以本实施例所得的交叉的镍金属纳米线阵列的比电容较高,而且充放电循环性能稳定。在20A/g的电流密度下,充放电1000次后,比电容保持稳定且有3200F/g。
实施例5:
交叉的镍金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备过程如下:
1)以具有交叉纳米孔的聚酯膜为模板,并在其一个表面负载石墨烯作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含为硫酸镍120g/L,氯化镍20g/L,硼酸40g/L的电解液,接通电源在电流密度为300A/m2的条件下进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的镍金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡,溶液温度为60℃,直到聚酯膜被完全溶解,得到交叉的镍金属纳米线阵列;
5)将得到的镍纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存24h,之后再含有氢氧化钠3mol/L和过硫酸铵0.6mol/L的混合溶液中浸泡6h,然后取出洗净,得到交叉的镍金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
以本实施例所得的交叉的镍金属纳米线阵列的比电容较高,而且充放电循环性能稳定。在20A/g的电流密度下,充放电1000次后,比电容保持稳定且有3200F/g。
Claims (7)
1.交叉的金属纳米线阵列作为超级电容器电极材料,其金属纳米线的直径为60~200nm,金属纳米线的表面负载有层状的金属氢氧化物;所述的金属纳米线相互交叉形成一个导电的自支撑结构。
2.根据权利要求1所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料,其特征在于所述的金属为镍、钴或锰,所述的金属氢氧化物分别为氢氧化镍、氢氧化钴或氢氧化锰。
3.权利要求1所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备方法,包括以下步骤:
1)以具有交叉纳米孔的膜为模板,并在其一个表面涂抹铟镓合金或负载石墨烯作为导电基底,得到导电模板;
2)利用导电金属片、导电模板、密封垫圈、电沉积槽和电源组装电沉积装置;
3)向电沉积装置的电沉积槽中加入含金属的电解液,进行电沉积反应,在导电模板内生长交叉的金属纳米线阵列;
4)将电沉积处理后的导电模板放入碱溶液中加热浸泡,直到具有交叉孔的膜被完全溶解,得到交叉的金属纳米线阵列;
5)将得到的镍纳米线阵列清洗干净并在潮湿的环境中密闭保存,之后再浸泡在强氧化性溶液中浸泡,然后取出洗净,得到交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料。
4.根据权利要求3所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的交叉纳米孔的膜为聚酯膜或聚碳酸酯膜,所述的交叉孔的孔径为60nm~200nm。
5.根据权利要求3所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的含金属的电解液为:含镍的电解液成分为硫酸镍,氯化镍,硼酸;含锰的电解液成分为硫酸锰,氯化锰,硼酸;含钴的电解液成分为硫酸钴,氯化钴,硼酸,电沉积反应的电流密度为100~300A/m2。。
6.根据权利要求3所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的碱溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液,其浓度为1~3mol/L,加热温度为60~80℃。
7.根据权利要求3所述的交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述的强氧化性溶液为氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液,其中氢氧化钠浓度为2~4mol/L,过硫酸铵的浓度为0.3~1mol/L。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811301604.4A CN109326454B (zh) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811301604.4A CN109326454B (zh) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109326454A true CN109326454A (zh) | 2019-02-12 |
CN109326454B CN109326454B (zh) | 2020-10-16 |
Family
ID=65260745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811301604.4A Active CN109326454B (zh) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 交叉的金属纳米线阵列超级电容器电极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109326454B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110193294A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-03 | 中山朗清膜业有限公司 | 一种金属镍-聚偏氟乙烯复合平板膜及其制备方法与装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103500667A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-01-08 | 重庆大学 | CuO-MnO2核壳结构纳米材料及其制备方法 |
CN104466131A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 一种核壳结构的MnO2-金属纳米线复合正极材料及其制备方法和应用 |
CN104562097A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 华南理工大学 | 一种自支撑镍纳米线阵列膜的制备方法 |
CN105047936A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 南京大学 | 一种互联纳米线核壳结构材料的制备 |
CN105244185A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-01-13 | 上海交通大学 | 一种镍/氢氧化镍储能电极材料的电化学制备方法 |
US20160104582A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-04-14 | Texas Tech University System | Periodic nanostructures for high energy-density and high power-density devices and systems and uses thereof |
CN106710894A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-24 | 天津理工大学 | 一种银纳米线与四氧化三锰一维核壳复合纳米材料的制备方法 |
US20180069246A1 (en) * | 2012-07-18 | 2018-03-08 | Printed Energy Pty Ltd | Diatomaceous energy storage devices |
-
2018
- 2018-11-02 CN CN201811301604.4A patent/CN109326454B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180069246A1 (en) * | 2012-07-18 | 2018-03-08 | Printed Energy Pty Ltd | Diatomaceous energy storage devices |
CN103500667A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-01-08 | 重庆大学 | CuO-MnO2核壳结构纳米材料及其制备方法 |
US20160104582A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-04-14 | Texas Tech University System | Periodic nanostructures for high energy-density and high power-density devices and systems and uses thereof |
CN104466131A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 一种核壳结构的MnO2-金属纳米线复合正极材料及其制备方法和应用 |
CN104562097A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 华南理工大学 | 一种自支撑镍纳米线阵列膜的制备方法 |
CN105047936A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 南京大学 | 一种互联纳米线核壳结构材料的制备 |
CN105244185A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-01-13 | 上海交通大学 | 一种镍/氢氧化镍储能电极材料的电化学制备方法 |
CN106710894A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-24 | 天津理工大学 | 一种银纳米线与四氧化三锰一维核壳复合纳米材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
鄂雷 等: "离子刻蚀模板浇铸法制备网络状炭纳米线", 《齐鲁工业大学学报》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110193294A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-03 | 中山朗清膜业有限公司 | 一种金属镍-聚偏氟乙烯复合平板膜及其制备方法与装置 |
CN110193294B (zh) * | 2019-05-30 | 2021-08-13 | 广东中膜科技有限公司 | 一种金属镍-聚偏氟乙烯复合平板膜及其制备方法与装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109326454B (zh) | 2020-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sun et al. | Controllable one step electrochemical synthesis of PANI encapsulating 3d-4f bimetal MOFs heterostructures as electrode materials for high-performance supercapacitors | |
Ma et al. | Application of Co3O4-based materials in electrocatalytic hydrogen evolution reaction: a review | |
Raj et al. | A critical review of recent developments in nanomaterials for photoelectrodes in dye sensitized solar cells | |
Wu et al. | NiCo 2 O 4-based materials for electrochemical supercapacitors | |
Yan et al. | A review on noble-metal-free bifunctional heterogeneous catalysts for overall electrochemical water splitting | |
Liu et al. | Nickel cobaltite nanostructures for photoelectric and catalytic applications | |
CN105244177B (zh) | 一种超级电容器用三维纳米结构NiCo2S4电极材料及其制备方法 | |
Hao et al. | Recent advances in alternative cathode materials for iodine-free dye-sensitized solar cells | |
Feng et al. | Construction of 3D hierarchical porous NiCo2O4/graphene hydrogel/Ni foam electrode for high-performance supercapacitor | |
CN104134788B (zh) | 一种三维梯度金属氢氧化物/氧化物电极材料及其制备方法和应用 | |
CN103956483B (zh) | 钴酸锌/氧化镍核壳纳米线阵列的制备方法和应用 | |
CN105514450A (zh) | 氮掺杂石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂及其制备方法和应用 | |
CN104701036A (zh) | 基于分级花状NiCo2O4超级电容器电极材料的研究 | |
CN109837558A (zh) | 一种水热电沉积结合的羟基氧化铁-镍铁水滑石析氧电极的制备方法 | |
CN107833758B (zh) | 一种镍基一体化电极的制备方法及应用 | |
CN107275105A (zh) | 超级电容器电极材料及其制备方法 | |
Kim et al. | An enhanced electrochemical energy conversion behavior of thermally treated thin film of 1-dimensional CoTe synthesized from aqueous solution at room temperature | |
Xuan et al. | Rational design of hierarchical core-shell structured CoMoO4@ CoS composites on reduced graphene oxide for supercapacitors with enhanced electrochemical performance | |
CN102324302B (zh) | 基于一维金属/碳纳米管同轴异质结的超级电容的制备方法 | |
CN110428976A (zh) | 一种Cu-Co-S-MOF纳米片的制备方法及其应用 | |
CN107967997A (zh) | 一种三维高导热导电复合材料、其制备方法与应用 | |
CN109786135A (zh) | 一种氧化铜@钼酸镍/泡沫铜复合电极材料及其制备方法 | |
Sun et al. | Promoting photoelectrochemical hydrogen production performance by fabrication of Co1-XS decorating BiVO4 photoanode | |
CN105070508A (zh) | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 | |
CN102732921B (zh) | 一种制备三维有序大孔锗硅、锗铝异质薄膜材料的离子液体电沉积方法 |
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 |