CN110189921A - 一种镍钴氧化物/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents
一种镍钴氧化物/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110189921A CN110189921A CN201910469004.7A CN201910469004A CN110189921A CN 110189921 A CN110189921 A CN 110189921A CN 201910469004 A CN201910469004 A CN 201910469004A CN 110189921 A CN110189921 A CN 110189921A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitrogen
- nico
- doped graphene
- composite material
- graphene oxide
- 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 88
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 84
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- YTBWYQYUOZHUKJ-UHFFFAOYSA-N oxocobalt;oxonickel Chemical compound [Co]=O.[Ni]=O YTBWYQYUOZHUKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 229910005949 NiCo2O4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L nickel chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Ni+2] LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L cobalt chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Co+2] GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 10
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 42
- -1 graphite Alkene Chemical class 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 10
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 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
- H01G11/22—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
- H01G11/46—Metal oxides
-
- 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)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将氯化钴六水合物、氯化镍六水合物和尿素溶解在去离子水中，形成溶液；S2：将氧化石墨烯加入到乙醇中，得到氧化石墨烯分散液；S3：将S1中获得的溶液加入到S2中获得的氧化石墨烯分散液中，加入氨水使得PH到达10，得到前驱体悬浮液；S4：将S3中获得的前驱体悬浮液转移至高压釜中进行水热反应6～12h，反应结束后冷却至室温，获得反应液；S5：将S4中获得的反应液用水和乙醇洗涤，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。与现有技术相比，本发明通过简单的一步水热法合成了NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料，含有丰富的中孔和微孔，具有多层分级核壳结构，粒径大小均匀，具有良好的电化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及纳米复合材料技术领域，尤其是涉及一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法。
背景技术
近年来，人们致力于开发能量密度高、充电速度快、循环寿命长的储能装置。在储能器件中，纳米结构电极基超级电容器作为一种比传统电容器能量密度高、比电池功率密度高的优良电源，引起了人们极大的兴趣。然而，在大规模应用中的实际超级电容器受到能量密度有限和低循环寿命的限制。在此背景下，为了提高超级电容器的能量密度，同时保持其高功率密度和长循环寿命，人们付出了大量的努力。为了进一步提高超级电容器的能量密度，可以选择具有丰富的特定电容和较大的电池电压窗的新型非对称超级电容器。众所周知，实现非对称超级电容器高能量的关键挑战与电极材料的结构和性能密切相关。为了研究超级电容器的高电化学性能电极材料，人们对碳纳米管、石墨烯、导电聚合物、过渡金属氧化物和过渡金属硫等多种电极材料进行了广泛的研究。
在众多碳质材料中，石墨烯因其独特的结构、非凡的表面积、优异的易加工性和导电性而成为分散活性金属纳米材料的理想基质。最近，杂原子掺杂被用来进一步改善石墨烯的电化学性能。值得注意的是，氮掺杂石墨烯(NG)对石墨烯的电子性能具有显著的改善作用，是制备活性金属南特基电极材料的质量支撑。然而，NG上三元金属的制备采用直接浸渍技术，导致自团聚问题的增加和充放电研究中循环性能差。然而，对于这种核壳纳米结构的制备，目前已进行了大量的研究，存在着成本高、收率低、多步制程等缺点，限制了其工业应用。开发一种简单、可伸缩、经济有效的制造方法仍然是一个关键的挑战。
CN104528833B公开了一种过渡金属氧化物/氮掺杂石墨烯纳米复合材料的制备方法，首先利用氧化石墨作为碳源，甘氨酸作为氮源，通过引入金属硝酸盐在高温条件下制得过渡金属氧化物/氮掺杂石墨烯纳米复合材料。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将氯化钴六水合物、氯化镍六水合物和尿素溶解在去离子水中，搅拌均匀，形成溶液，使得溶液中钴与镍的原子摩尔比为1:1.5～1:2.5；
S2：将氧化石墨烯加入到乙醇中，得到氧化石墨烯分散液，使得氧化石墨烯在乙醇中的含量为0.5～1mg/mL，氧化石墨烯的投加量为：25mg氧化石墨烯/1mmol氯化镍六水合物；
S3：将S1中获得的溶液加入到S2中获得的氧化石墨烯分散液中，加入氨水使得PH到达10，搅拌，得到前驱体悬浮液；
S4：将S3中获得的前驱体悬浮液转移至高压釜中进行水热反应6～12h，反应温度为120～180℃，反应结束后冷却至室温，获得反应液；
S5：将S4中获得的反应液用水和乙醇洗涤，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
进一步地，S1中氯化钴六水合物和氯化镍六水合物的投料比为2：1。
进一步地，S1中尿素、氯化钴六水合物和氯化镍六水合物的投料摩尔比为5：2：1。
进一步地，S2中将氧化石墨烯加入到乙醇溶液中后采用超声分散的方式获得氧化石墨烯分散液。
进一步地，S3中搅拌时的温度控制为80℃。
进一步地，S3中的搅拌时间为12h。
一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料在超级电容器电极材料上的应用。
一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料在制备工作电极上的应用，将NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末、炭黑、聚四氟乙烯粉末按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极。
一维(1D)核-壳杂阳极结构由于能够缩短离子扩散距离，增加电解电极接触面积，增强结构稳定性，由于芯壳材料在充放电过程中都会发生法拉第反应，导致比电容较高，与其他金属氧化物相比，三元钴酸镍(NiCo2O4)具有高导电性和优异的稳定电化学活性，以NiCo2O4为芯材的核-壳一维结构显示出良好的电化学性能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1)本发明制备方法简单可靠、成本低廉、环境友好，便于大规模生产。
2)本发明通过简单的一步水热法合成了NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料，含有丰富的中孔和微孔，具有多层分级核壳结构，粒径大小均匀，具有良好的电化学性能。
附图说明
图1为本发明中NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
⑴将2mmol氯化钴六水合物，1mmol氯化镍六水合物，5mmol尿素溶解在去离子水中，磁力搅拌均匀，形成溶液；
⑵将25mg氧化石墨烯加入到25mL乙醇溶液中，在室温条件下进行超声分散，超声功率为800w，超声时间30min，形成氧化石墨烯分散液；
⑶将第⑴步所得溶液加入到第⑴步所得氧化石墨烯分散液中，在室温条件下进行超声，超声功率为800w，超声时间30min，然后逐滴加入氨水直至溶液pH达到10，所得混合物80℃剧烈搅拌12h，形成稳定悬浮液；
⑷将第⑶步所得悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中进行水热反应，水热反应温度为120℃，反应时间为6h，反应结束后，自然冷却至室温，得到反应液；
⑸将第⑷步所得反应液依次用水和乙醇洗涤数次，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
⑹将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极(记NCO/NG-1)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以NCO/NG-1泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以6mol/L KOH为电解质溶液对上述实施案例1所得的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料进行比电容和循环稳定性的性能的测试。显示了材料具备优异的氧化还原能力。在6mol/L KOH溶液中和在1A/g的电流密度下，本发明电极材料的比电容达到了408.6F/g。
实施例2
一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
⑴将2mmol氯化钴六水合物，1mmol氯化镍六水合物，5mmol尿素溶解在去离子水中，磁力搅拌均匀，形成溶液；
⑵将25mg氧化石墨烯加入到50mL乙醇溶液中，在室温条件下进行超声分散，超声功率为800w，超声时间30min，形成氧化石墨烯分散液；
⑶将第⑴步所得溶液加入到第⑴步所得氧化石墨烯分散液中，在室温条件下进行超声，超声功率为800w，超声时间30min，然后逐滴加入氨水直至溶液pH达到10，所得混合物80℃剧烈搅拌12h，形成稳定悬浮液；
⑷将第⑶步所得悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中进行水热反应，水热反应温度为120℃，反应时间为6h，反应结束后，自然冷却至室温，得到反应液；
⑸将第⑷步所得反应液依次用水和乙醇洗涤数次，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
⑹将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极(记NCO/NG-2)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以NCO/NG-2泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以6mol/L KOH为电解质溶液对上述实施案例1所得的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料进行比电容和循环稳定性的性能的测试。循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在6mol/L KOH溶液中和在1A/g的电流密度下，本发明电极材料的比电容达到了398.6F/g。
实施例3
NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
⑴将2mmol氯化钴六水合物，1mmol氯化镍六水合物，5mmol尿素溶解在去离子水中，磁力搅拌均匀，形成溶液；
⑵将25mg氧化石墨烯加入到25mL乙醇溶液中，在室温条件下进行超声分散，超声功率为800w，超声时间30min，形成氧化石墨烯分散液；
⑶将第⑴步所得溶液加入到第⑴步所得氧化石墨烯分散液中，在室温条件下进行超声，超声功率为800w，超声时间30min，然后逐滴加入氨水直至溶液pH达到10，所得混合物80℃剧烈搅拌12h，形成稳定悬浮液；
⑷将第⑶步所得悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中进行水热反应，水热反应温度为180℃，反应时间为6h，反应结束后，自然冷却至室温，得到反应液；
⑸将第⑷步所得反应液依次用水和乙醇洗涤数次，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
⑹将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极(记NCO/NG-3)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以NCO/NG-3泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以6mol/L KOH为电解质溶液对上述实施案例1所得的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料进行比电容和循环稳定性的性能的测试。循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在6mol/L KOH溶液中和在1A/g的电流密度下，本发明电极材料的比电容达到了386.2F/g。
实施例4
NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
⑴将2mmol氯化钴六水合物，1mmol氯化镍六水合物，5mmol尿素溶解在去离子水中，磁力搅拌均匀，形成溶液；
⑵将25mg氧化石墨烯加入到50mL乙醇溶液中，在室温条件下进行超声分散，超声功率为800w，超声时间30min，形成氧化石墨烯分散液；
⑶将第⑴步所得溶液加入到第⑴步所得氧化石墨烯分散液中，在室温条件下进行超声，超声功率为800w，超声时间30min，然后逐滴加入氨水直至溶液pH达到10，所得混合物80℃剧烈搅拌12h，形成稳定悬浮液；
⑷将第⑶步所得悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中进行水热反应，水热反应温度为180℃，反应时间为12h，反应结束后，自然冷却至室温，得到反应液；
⑸将第⑷步所得反应液依次用水和乙醇洗涤数次，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
⑹将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极(记NCO/NG-4)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以NCO/NG-3泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以6mol/L KOH为电解质溶液对上述实施案例1所得的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料进行比电容和循环稳定性的性能的测试。循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在6mol/L KOH溶液中和在1A/g的电流密度下，本发明电极材料的比电容达到了402.5F/g。
实施例5
NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
⑴将2mmol氯化钴六水合物，1mmol氯化镍六水合物，5mmol尿素溶解在去离子水中，磁力搅拌均匀，形成溶液；
⑵将25mg氧化石墨烯加入到50mL乙醇溶液中，在室温条件下进行超声分散，超声功率为800w，超声时间30min，形成氧化石墨烯分散液；
⑶将第⑴步所得溶液加入到第⑴步所得氧化石墨烯分散液中，在室温条件下进行超声，超声功率为800w，超声时间50min，然后逐滴加入氨水直至溶液pH达到10，所得混合物80℃剧烈搅拌12h，形成稳定悬浮液；
⑷将第⑶步所得悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中进行水热反应，水热反应温度为180℃，反应时间为12h，反应结束后，自然冷却至室温，得到反应液；
⑸将第⑷步所得反应液依次用水和乙醇洗涤数次，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
⑹将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极(记NCO/NG-5)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以NCO/NG-3泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以6mol/L KOH为电解质溶液对上述实施案例1所得的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料进行比电容和循环稳定性的性能的测试。循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在6mol/L KOH溶液中和在1A/g的电流密度下，本发明电极材料的比电容达到了379.4F/g。
对比例1
将以上实施例中制备出的三种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极于现有电极的比电容对比。
由此可见本技术方案中获得的三种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极的比电容均处于370F/g以上，高于现有的掺杂型复合氧化物电极和石墨烯电极的最大值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将氯化钴六水合物、氯化镍六水合物和尿素溶解在去离子水中，搅拌均匀，形成溶液，使得溶液中钴与镍的原子摩尔比为1:1.5～1:2.5；
S2：将氧化石墨烯加入到乙醇中，得到氧化石墨烯分散液，使得氧化石墨烯在乙醇中的含量为0.5～1mg/mL，氧化石墨烯的投加量为：25mg氧化石墨烯/1mmol氯化镍六水合物；
S3：将S1中获得的溶液加入到S2中获得的氧化石墨烯分散液中，加入氨水使得PH到达10，搅拌，得到前驱体悬浮液；
S4：将S3中获得的前驱体悬浮液转移至高压釜中进行水热反应6～12h，反应温度为120～180℃，反应结束后冷却至室温，获得反应液；
S5：将S4中获得的反应液用水和乙醇洗涤，冻干，得到NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末。
2.根据权利要求1所述的一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，S1中氯化钴六水合物和氯化镍六水合物的投料比为2：1。
3.根据权利要求2所述的一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，S1中尿素、氯化钴六水合物和氯化镍六水合物的投料摩尔比为5：2：1。
4.根据权利要求1所述的一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，S2中将氧化石墨烯加入到乙醇溶液中后采用超声分散的方式获得氧化石墨烯分散液。
5.根据权利要求1所述的一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，S3中搅拌时的温度控制为80℃。
6.根据权利要求1所述的一种NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，S3中的搅拌时间为12h。
7.一种权利要求1中所述的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料在超级电容器电极材料上的应用。
8.一种权利要求1中所述的NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合材料在制备工作电极上的应用，其特征在于，将NiCo2O4/氮掺杂石墨烯粉末、炭黑、聚四氟乙烯粉末按质量比8:1:1混合均匀，得NiCo2O4/氮掺杂石墨烯工作电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910469004.7A CN110189921A (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种镍钴氧化物/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910469004.7A CN110189921A (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种镍钴氧化物/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110189921A true CN110189921A (zh) | 2019-08-30 |
Family
ID=67719418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910469004.7A Pending CN110189921A (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种镍钴氧化物/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110189921A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113149089A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 浙江工业大学 | 一种氮掺杂石墨烯镍钒电极材料及其制备方法 |
| CN113582250A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-02 | 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 | 层状结构钴酸镍-含氮石墨烯复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用与测试方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103117389A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-22 | 浙江大学 | 镍钴氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN103864010A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-06-18 | 南京理工大学 | 一种氮掺杂石墨烯/铁酸钴纳米复合材料及其制备 |
| CN106169384A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-30 | 江苏大学 | 一种三维介孔NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法 |
| 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 |
| KR20170064403A (ko) * | 2015-12-01 | 2017-06-09 | 가천대학교 산학협력단 | 니켈/코발트 산화물 기반 요소측정용 전극 및 그 제조방법 |
-
2019
- 2019-05-31 CN CN201910469004.7A patent/CN110189921A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103117389A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-22 | 浙江大学 | 镍钴氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN103864010A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-06-18 | 南京理工大学 | 一种氮掺杂石墨烯/铁酸钴纳米复合材料及其制备 |
| KR20170064403A (ko) * | 2015-12-01 | 2017-06-09 | 가천대학교 산학협력단 | 니켈/코발트 산화물 기반 요소측정용 전극 및 그 제조방법 |
| 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 |
| CN106169384A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-30 | 江苏大学 | 一种三维介孔NiCo2O4/氮掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭震宇: "石墨烯/钴酸镍复合材料的制备及电化学性能研究", 《中国硕士学位论文电子期刊工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113149089A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 浙江工业大学 | 一种氮掺杂石墨烯镍钒电极材料及其制备方法 |
| CN113582250A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-02 | 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 | 层状结构钴酸镍-含氮石墨烯复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用与测试方法 |
| CN113582250B (zh) * | 2021-07-27 | 2023-01-31 | 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 | 层状结构钴酸镍-含氮石墨烯复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用与测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106694007B (zh) | 一种单分散金属原子/石墨烯复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104773764B (zh) | 一种三维花状钴酸镍纳米片介孔微球的制备方法 | |
| CN108325565B (zh) | 一种多功能碳基非贵金属电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102891016B (zh) | 一种钴酸镍石墨烯复合材料及其用途和制备方法 | |
| CN105097299B (zh) | 四氧化三钴/NiCoAl双层氢氧化物复合材料及其制备方法 | |
| CN107335451B (zh) | 铂/二硫化钼纳米片/石墨烯三维复合电极催化剂的制备方法 | |
| CN107267124A (zh) | 一种含Ni/Fe双金属的MOFs含氮石墨化碳材料 | |
| 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 | |
| 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 | |
| CN108123126A (zh) | 一种高容量锂离子电池二氧化锡/掺氮石墨烯复合负极材料的制备方法 | |
| CN109967100A (zh) | 一种金属掺杂的CoP3、其制备方法及应用 | |
| CN107680821B (zh) | 一种双金属氢氧化物@钼酸镍@石墨烯纳米复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN111992228A (zh) | 一种二硫化钼与碳纳米管复合材料催化剂及其制备和应用 | |
| CN110350184A (zh) | 一种用于电池正极材料的高容量NiMoO4储能材料的制备方法 | |
| CN110813350A (zh) | 一种碳基复合电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN112886029B (zh) | 以中空碳纳米管为载体的双功能氧电催化剂的制备及应用 | |
| CN109935840A (zh) | 一种燃料电池用Pt基催化剂的制备方法 | |
| CN106847530A (zh) | 一种镍钴基－碳纳米管复合电极材料及其制备方法 | |
| CN103044681A (zh) | 聚苯胺/碳纳米管/纳米镍粉体材料的制备方法 | |
| 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 | |
| CN115896841B (zh) | 一种铱负载金属氧化物的核壳催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN110335757A (zh) | 一种铜锡硫Cu2SnS3/碳量子点复合材料及其制备方法和在超级电容器中的应用 | |
| CN105702958A (zh) | 一种二氧化锡（SnO2）量子点溶液及其复合材料的制备方法与应用 | |
| CN108666617A (zh) | 一种基于有机体系电解液的锌/聚苯胺二次电池 | |
| CN104658771A (zh) | 一种海胆状钒基纳米电极材料的制备方法及应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190830 |