CN109950062B - 泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒及制备方法与应用 - Google Patents

泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒及制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种泡沫镍原位负载α‑Co(OH)2/α‑Ni(OH)2异质结纳米棒及制备方法与应用，先将具有一维纳米线的α‑Co(OH)2原位构筑在泡沫镍的表面，进一步将具有二维纳米片的α‑Ni(OH)2构筑在α‑Co(OH)2纳米线的表面，成功将具有纳米棒结构的α‑Co(OH)2/α‑Ni(OH)2异质结原位构筑在泡沫镍的表面，将其直接作为正极材料，不需要任何粘结剂，工艺简单、成本低、环境友好、效率高，适用于工业放大生产。由该泡沫镍原位负载α‑Co(OH)2/α‑Ni(OH)2异质结纳米棒制备的超级电容器具有高的比容量、优异的倍率性能和卓越的循环稳定性等优点。

Description

泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒及制备方 法与应用
技术领域
本发明属于超级电容器电极材料领域，特别涉及泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒及制备方法与应用。
背景技术
随着不可再生能源的快速消耗和移动电子、混合动力汽车的蓬勃发展，高比容、高寿命的绿色、安全的储能设备越来越受到人们的关注。作为一种新兴的储能装置的超级电容器，结合了传统电容器和电池的优点，具有功率密度高、循环寿命长、充放电性能快、安全可靠、环保等优点，已经成为具有广阔应用前景的储能装置。电极材料被认为是超级电容器的核心部件，它决定着超级电容器的综合性能。因此，近年来，新型超级电容器电极材料层出不穷。但目前报道的电极材料大多存在离子导电性差、电子导电性弱或晶体结构不稳定等问题。前两个因素导致可逆氧化还原反应仅发生在电极材料表面，进一步决定了电极材料利用率低。第三个因素导致较短的周期寿命。这就迫使研究人员提高电极材料的利用率和结构稳定性，这也是一个巨大的挑战。
近年来，异质结复合材料在光催化和太阳能电池领域得到了广泛的研究。由于异质结的构建，实现了两种不同材料的优势互补和协同作用。受到这一创新的启发，研究人员还试图通过在电极材料内部构建丰富的异质结来提高电极材料的综合性能，并成功制备了一系列用于超级电容器的异质结复合材料（如 Ni3S2/Ni(OH)2，NiS/Ni(OH)2，NiCo2S4/Ni(OH)2和 CoS/Ni(OH)2等），其结合了具有二维层状晶体结构Ni(OH)2的高离子电导率，以及具有致密的晶体结构和硫原子高金属性的硫化镍的高电子电导率。这些研究为超级电容器电极材料的研制提供了有效的策略。然而，电极材料在两电极体系中的比电容比三电极系统低得多成为又一个攻克的难题。这可能是由于高的离子和电子电导率只能实现在异质结界面。因此，制备出利用率高、稳定性好的电极材料还需要进一步的研究，这也具有重要的意义。基于之前的研究，α-Ni(OH)2二维层状晶体结构之间具有丰富的插入阴离子，使其具有更好的离子电导率。α-Co(OH)2的晶体结构与α-Ni(OH)2类似，因此也具有良好的离子电导率。并且，α-Co(OH)2同时具有理想的电子导电率。但二维层状结构之间的阴离子很容易脱出，尤其是在碱性水溶液，这些导致α-Ni(OH)2和α-Co(OH)2具有不稳定的晶体结构。在阴离子脱出的过程中，其晶体结构的层间距逐渐变小，就会引起结构形变，进而引起形变应力。α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结的构建不仅能实现这两种材料高离子和电子导电性的优势互补，还能实现它们结构形变产生的形变应力的优势互补，进而提高各自的结构稳定性。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒及其制备方法和在超级电容器中的应用，通过提升电极材料的离子和电子导电性及结构稳定性来解决目前超级电容器电极材料所面临的利用率不高、循环寿命欠佳的问题。
本发明以温和、绿色的两步水浴振荡法，将α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒构筑在泡沫镍的表面，成功实现了这两种材料的优势互补和协同效应，并与活性炭电极组装成高性能的超级电容器器件。本发明制备工艺简单、绿色、易于放大生产，具有很好的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒是由具有三维导电骨架的泡沫镍、一维纳米线的α-Co(OH)2和二维纳米片的α-Ni(OH)2依次原位构筑而成，后两者可以通过调整反应条件实现异质结中α-Co(OH)2和α-Ni(OH)2比例连续调控。
泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒由厚度为10-80 nm的α-Ni(OH)2原位构筑在直径为20-100 nm的α-Co(OH)2纳米线上得到的直径为100-500 nm的具有分等级结构的异质结纳米棒。
泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制法包括以下步骤：
(1) α-Co(OH)2纳米线在泡沫镍上的原位构筑：将10~100 mg的六水合硝酸钴、100~1500 mg的尿素和一块洁净的泡沫镍添加到无水乙醇和去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在40～90℃的温度下恒温水浴振荡0.5 h～10 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线；
(2) 泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制备：将10~100 mg的六水合硝酸镍、100~1500 mg的尿素和上述得到的泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线添加到无水乙醇和去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在40～90℃的温度下恒温水浴振荡0.5h～10 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒。
其中泡沫镍的大小可以根据反应容器的大小进行调整，混合溶液中无水乙醇和去离子水的比例可以为0.1:1至1:0.1。
由于活性材料直接生长在导电泡沫镍表面，实现了集流体和模板的有机统一，使得制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒可以在不需要粘结剂和导电剂的情况下直接用作工作电极。
所述的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒作正极材料的超级电容器，其包括电解液、正极、负极和位于正极和负极之间的无纺布隔膜，所述电解液为浓度是1 mol/L～6 mol/L KOH水溶液；所述负极包括活性炭、负极粘合剂和负极集流体，且在所述负极中，所述活性炭和所述负极粘合剂的质量比（7～9）：1，所述负极中的所述活性炭负载量为5～30 mg/cm2；所述正极为上述制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒。
所述负极粘合剂分别为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
所述负极集流体分别为金属不锈钢、镍、铝的多孔、网状或薄膜材料。
所述的超级电容器，它还包括外壳，所述外壳为有机塑料、不锈钢或其复合材料，所述外壳的形状为扣式、柱状或方形。
所述的超级电容器的制法，其包括以下步骤：
正极为制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒；
负极的制备：由所述活性炭和所述负极粘合剂按质量比（7～9）：1，通过分散混合制得负极浆料，将所述负极浆料涂覆到所述负极集流体上，然后干燥、压片制得所述负极；
超级电容器的组装是将所述正极、所述负极和所述无纺布隔膜通过叠片的方式复合在一起，放入容器里，注入所述电解液，石蜡封口，装入所述外壳，制得所述超级电容器。
与现有技术相比，本发明提供的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒是以尿素、无水乙醇、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴为原料通过连续两步温和水浴振荡制备的，该制备方法简单、成本低、环境友好、效率高，更易于工业放大以解决实际应用问题，有很广泛的应用前景。
另外，由于本发明提供的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒是由具有三维导电骨架的泡沫镍和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结组合而成的。泡沫镍具有高的电子导电性和良好的机械加工性能，不仅能够满足电子在活性材料和集流体之间快速的传输，而且能够根据使用需求加工成不同大小和形状，并且可加工成柔性电极。α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结将α-Co(OH)2的卓越的离子导电性和理想的电子导电性及α-Ni(OH)2的卓越的离子导电性集合在一起，并且在两者结构应力的作用下实现协同效应，赋予了该复合电极良好的电子、离子导电性和结构稳定性。此外，该α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结是由α-Co(OH)2纳米线和α-Ni(OH)2纳米片构建而成，能够提供大的液接界面，能够满足在快速充放电过程中离子的传输。因此，该电极材料同时实现了电子和离子在活性材料内外的快速传输。
所以由所述α-氢氧化镍钴电极材料为正极材料制备的超级电容器具有较高的比容量、优异的倍率性能和卓越的循环稳定性，具有实现快充快放的特性。在1 A g-1的电流密度下，泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒电极材料从三电极体系到两电极体系的比容量保持率高达95.8%；从1 A g-1电流密度增加到20 A g-1时，两电极体系比容量保持率为70.2 %；在5 A g-1下循环10000周，容量保持率高达123.6 %。
附图说明
图1为实施例1制备的α-Co(OH)2纳米线电极材料的扫描电镜照片，其中：a为低倍下放大至20 um时纳米线在泡沫镍上的负载分布图，b为高倍下放大至200 nm时纳米线的扫描电镜图片，c为纳米线在截面的扫描电镜图片。
图2为实施例1制备的α-Co(OH)2纳米线电极材料的X射线衍射谱。
图3为实施例1制备的α-Co(OH)2纳米线电极材料的能谱附图。
图4为实施例1制备的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的扫描电镜图片，其中：a图为低倍下放大至20 um的纳米棒材料在泡沫镍的负载分布图，b图为局部放大至200 nm后样品的扫面电镜图片，c图为纳米棒材料在截面扫描图。
图5为实施例1制备的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的X射线衍射谱。
图6为实施例1制备的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的EDX线扫图。
图7为实施例1制备的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的能谱分布图。
图8为实施例2制备的α-Co(OH)2纳米线电极材料的扫描电镜图片，其中: a图为低倍下放大至20 um的纳米线在泡沫镍的分布扫描图，b图为高倍下放大至200 nm时纳米线的扫描电镜图，c图为纳米线在截面的扫描电镜图。
图9为实施例2制备的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的扫描电镜图片，其中:a图为放大至20 um时样品在泡沫镍的生长分布图，b图为放大至1 um时样品的扫描电镜图片，c图为放大至200 nm时样品的扫描电镜图。
图10为实施例3制备的α-Co(OH)2纳米线的扫描电镜图片，其中：a图为放大至20um时纳米线在泡沫镍分布的扫描电镜图片，b图为放大至200 nm时纳米线的扫描电镜图片，c图为纳米线截面生长的扫描电镜图片。
图11为实施例3制备的α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的扫描电镜图，其中：a图为低倍下放大至20 um的扫描电镜图，b图为放大至1 um的异质结纳米棒的扫描电镜分布图，c图为放大至300 nm时纳米棒的扫描电镜图片。
图12为实施例4制备的α-Co(OH)2纳米线和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒电极材料在三电极体系下的放电曲线和倍率性能图，其中：a图为纳米线电极材料的放电曲线，b图为纳米棒电极材料的放电曲线，c图为两种电极材料从0.1到2 A g-1不同电流密度下的倍率性能测试图。
图13为实施例4制备的α-Co(OH)2纳米线和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒电极材料组装成超级电容器的放电曲线，单电极材料的倍率性能以及循环测试对比图，其中:a图和b图分别为纳米线和纳米棒的放电曲线图，c图为器件中单电极电极材料的倍率性能对比图，d图为两种材料的循环性能对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒电极材料的制法，制备步骤如下：
（1）α-Co(OH)2纳米线在泡沫镍上的原位构筑：将43.6 mg的六水合硝酸钴、1 g的尿素和一块洁净的泡沫镍(1 cm * 1 cm，厚度为1.8 mm)添加到10 mL无水乙醇和15 mL去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在80 ℃的温度下恒温水浴振荡90 min，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线。
图1为本实施例得到的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线的形貌图，表明所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线是由直径为50 nm的α-Co(OH)2纳米线原位生长在泡沫镍上构成的。图2为本实施例得到的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线的XRD图谱，该图谱与文献报道的图谱相似，证明所述氢氧化钴电极材料为α相；图3为本实施例得到的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线的能谱图，其充分证明了α-Co(OH)2原位生长在泡沫镍的表面，并且α-Co(OH)2中含有C、N元素进一步说明了插层阴离子的存在。
（2）泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒：将43.6 mg的六水合硝酸镍、1 g的尿素和上述得到的泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线添加到10 mL无水乙醇和15 mL去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在80℃的温度下恒温水浴振荡30 min，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒。
图4为泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的形貌图，表明所述材料由一维纳米线转变为具有三维分等级结构的纳米棒，具有二维片状结构的α-Ni(OH)2进一步原位构筑在α-Co(OH)2纳米线的表面，有效地在活性材料内部构建了丰富的异质结。图5为泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的XRD曲线，该图谱曲线与泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线得图谱相似，这是因为α-Co(OH)2和α-Ni(OH)2的衍射峰位置非常相似，也进一步说明了得到的异质结材料均为α相。图6和图7为泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的能谱图。由线扫数据可得到，异质结纳米棒中均含有Ni和Co元素（图6）。由面扫图进一步证明了活性材料中包含了Ni、Co、C、N、O等元素，C、N元素的存在再一次证明了所制得材料为α相（图7）。
实施例2
本实施例提供一种泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒电极材料的制法，制备步骤如下：
（1）α-Co(OH)2纳米线在泡沫镍上的原位构筑：将72.8 mg的六水合硝酸钴、1.2 g的尿素和一块洁净的泡沫镍(2 cm * 2 cm，厚度为1.8 mm)添加到16 mL无水乙醇和24 mL去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在60 ℃的温度下恒温水浴振荡3 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线。
图8为本实施例得到的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线的形貌图，表明所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线是由直径为90 nm的α-Co(OH)2纳米线原位生长在泡沫镍上构成的。
（2）泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒：将29.1 mg的六水合硝酸镍、0.5 g的尿素和上述得到的泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线添加到20 mL无水乙醇和16 mL去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在70℃的温度下恒温水浴振荡5 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒。
图9为泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的形貌图，表明所述材料表面原位构筑了一些α-Ni(OH)2纳米片，有效地在活性材料内部构建了丰富的异质结。
实施例3
本实施例提供一种泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒电极材料的制法，制备步骤如下：
（1）α-Co(OH)2纳米线在泡沫镍上的原位构筑：将29.1 mg的六水合硝酸钴、0.3 g的尿素和一块洁净的泡沫镍(1 cm * 1.5 cm，厚度为1.8 mm)添加到30 mL无水乙醇和3 mL去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在70 ℃的温度下恒温水浴振荡6 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线。
图10为本实施例得到的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线的形貌图，表明所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线是由直径为30 nm的α-Co(OH)2纳米线原位生长在泡沫镍上构成的。
（2）泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒：将58.1 mg的六水合硝酸镍、0.8 g的尿素和上述得到的泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线添加到5 mL无水乙醇和30 mL去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在50℃的温度下恒温水浴振荡8 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒。
图11为泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的形貌图，表明所述材料表面原位构筑了丰富的α-Ni(OH)2纳米片，同样有效地在活性材料内部构建了丰富的异质结。
实施例4
本实施例提供一种超级电容器，其制备步骤如下：
正极由所述实施例1制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2纳米线或泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒；
负极的制备：由商业活性炭和PVDF按质量比9：1称取后置入10 mL的烧杯中，通过分散混合制浆，涂覆于铝制薄膜上，然后干燥、压片等步骤制得负极，负极的活性炭负载量为10 mg/cm2；
三电极测试：以所制得的正极为工作电极，铂片电极为对电极，Hg/HgO电极为参比电极，2 mol L-1的KOH水溶液为电解液。通过该方法可以测试所制得正极材料的本征电化学性能，图12展示了α-Co(OH)2纳米线和α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒在电流密度为0.1~2 A g-1下的放电曲线和倍率性能曲线。很明显，异质结的构筑有效提升了原始材料的比容量和倍率性能。对α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒来说，在0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1,1.5和2 A g-1时的放电比容量依次为914.52, 907.35, 890.95, 865.02, 844.5, 785.01and 748.52 F g-1。也就是说，电流密度提升20倍，比容量保持率高达81.8%。
超级电容器的组装：将制得的正极、负极和无纺布隔膜通过叠片的方式复合在一起，放入容器里，注入适量的2 mol L-1的KOH水溶液，然后通过石蜡封口后，装入方形的不锈钢外壳内，制得超级电容器。
所述超级电容器在放电电流密度由1 A g-1增大至20 A g-1的放电曲线请参见图13a-b，放电曲线上很明显的出现了两个放电电压平台，充分证明了该超级电容器的储能机制主要来自于可逆氧化还原反应。这两个放电平台分别对应一下两个可逆反应：
α-Ni(OH)2 + OH- ↔ NiOOH + H2O + e-
α-Co(OH)2 + OH- ↔ CoOOH + H2O + e-
请参见图13c，所述超级电容器在不同放电倍率下的比容量曲线，异质结的构筑同样提升了原始材料在器件中的比容量。针对α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2//AC器件中工作电极的比容量在电流密度为1, 2, 5, 10, 20 A g-1下时的比容量依次为828.6, 703.2, 604.2,603.7, 591.2和582.4 F g-1。和三电极相比，在1 A g-1下的比容量保持率高达98.1%。请参见图13d，所述超级电容器在5 A g-1下的稳定性，经过10000圈循环后，所述超级电容器的容量保持率高达123.6%。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) α-Co(OH)2纳米线在泡沫镍上的原位构筑：将10~100 mg的六水合硝酸钴、100~1500mg的尿素和一块洁净的泡沫镍添加到无水乙醇和去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在40～90℃的温度下恒温水浴振荡0.5 h～10 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线；
(2) 泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制备：将10~100 mg的六水合硝酸镍、100~1500 mg的尿素和步骤（1）得到的泡沫镍原位负载的α-Co(OH)2纳米线添加到无水乙醇和去离子水的混合溶液中内，搅拌溶解，在40～90℃的温度下恒温水浴振荡0.5h～10 h，将负载有活性材料的泡沫镍从溶液中捞出，用去离子水和无水乙醇清洗、干燥，得到所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒；
所述泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒是由具有三维导电骨架的泡沫镍、一维纳米线的α-Co(OH)2和二维纳米片的α-Ni(OH)2依次原位构筑而成，通过调整反应条件实现异质结纳米棒中α-Co(OH)2和α-Ni(OH)2比例连续调控。
2.根据权利要求1所述的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制备方法，其特征在于：所述异质结纳米棒是由厚度为10-80 nm的α-Ni(OH)2纳米片原位构筑在直径为20-100 nm的α-Co(OH)2纳米线上得到的直径为100-500 nm的具有分等级结构的异质结纳米棒。
3.根据权利要求1所述的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制备方法，其特征在于：所述泡沫镍的大小根据反应容器的大小进行调整，混合溶液中无水乙醇和去离子水的比例为0.1:1至1:0.1。
4.根据权利要求1所述的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒的制备方法，其特征在于：由于α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2直接生长在泡沫镍表面，实现了集流体和模板的有机统一，使得制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒在不需要粘结剂和导电剂的情况下直接用作工作电极。
5.利用权利要求1-4任一所述的方法制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒作正极材料的超级电容器，其包括电解液、正极、负极和位于正极和负极之间的无纺布隔膜，其特征在于：所述电解液为浓度是1 mol/L～6 mol/L KOH水溶液；所述负极包括活性炭、负极粘合剂和负极集流体，且在所述负极中，所述活性炭和所述负极粘合剂的质量比（7～9）：1，所述负极中的所述活性炭负载量为5～30 mg/cm2；所述正极为上述制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒。
6.根据权利要求5所述的超级电容器，其特征在于：所述负极粘合剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的超级电容器，其特征在于：所述负极集流体为金属不锈钢、镍、铝的多孔、网状或薄膜材料。
8.根据权利要求5所述的超级电容器，其特征在于：它还包括外壳，所述外壳为有机塑料、不锈钢或有机塑料和不锈钢的复合材料，所述外壳的形状为扣式、柱状或方形。
9.根据权利要求5所述的超级电容器的制法，其包括以下步骤：
正极为上述制得的泡沫镍原位负载α-Co(OH)2/α-Ni(OH)2异质结纳米棒；
负极的制备：由所述活性炭和所述负极粘合剂按质量比（7～9）：1，通过分散混合制得负极浆料，将所述负极浆料涂覆到所述负极集流体上，然后干燥、压片制得所述负极；
超级电容器的组装：将所述正极、所述负极和所述无纺布隔膜通过叠片的方式复合在一起，放入容器里，注入所述电解液，石蜡封口，装入外壳，制得所述超级电容器。
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