CN110327930B - 低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列及其制备方法和应用 - Google Patents

低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于纳米催化剂和电化学能源转化技术领域，具体涉及低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列及其制备方法和应用，其可以作为析氧反应、尿素氧化反应催化剂并应用于电化学能源转化，其为羟基氧化镍纳米片生长在金属泡沫镍上，羟基氧化镍纳米片由低于5nm的超小羟基氧化镍纳米颗粒组装而成，纳米片呈现低结晶性、分级特点。本发明的有益效果是：本发明通过构筑低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列，有效增加了催化活性物种数量，提高了催化剂的质量比活性。将低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列应用到碱性析氧反应和尿素氧化反应中，均表现出高的质量比活性催化性能。

Description

低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米催化剂和电化学能源转化技术领域，具体涉及低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列及其制备方法和应用，其可以作为析氧反应、尿素氧化反应催化剂并应用于电化学能源转化。
背景技术
析氧反应(OER)和尿素氧化反应(UOR)是电化学能量储存与转化中的重要反应。由于该催化反应过程通常是复杂的多电子转移反应，因而需要较高过电势以驱动反应。开发高效、稳定的非贵金属基OER和UOR催化剂具有重要意义且具有挑战性。过渡金属镍基催化剂，因其具有替代商业化IrO2、RuO2催化剂的潜力而被广泛研究。然而，对于较大尺寸或块状尺寸的镍基催化剂，通常因电氧化而发生表面重构，且这些重构的物种被认为是真正的催化活性物种。比如，Stern等人报道了50nm Ni2P纳米颗粒应用于碱性OER，发现OER后的催化剂展现出Ni2P/NiOx核壳异质结构。该结构中，10nm厚的NiOx致密层阻止了Ni2P核与电解液的直接接触。Walter等人发现在碱性OER催化时，腐蚀反应仅在Mn3N2表面进行，且形成了8nm厚的MnOx壳层。基于这些研究结果，Jin和Wygant等人撰文提倡，这些原始的不稳定的催化剂，如金属硫属化物、碳化物和氮化物等，应该被称为前催化剂。重构的催化剂通常展现出核壳结构，这样会使得内部组分得到不充分利用，进而导致少的催化活性物种和低的质量比活性。
最近，阴离子的刻蚀效应被报道能引诱前催化剂的结构自重构，重构后的催化剂展现出显著提升的OER活性。尽管如此，所提出的策略被限制于含Cl和F的化合物。由于有限的重构深度，将前催化剂某个维度的尺寸降低至10nm以下(如超小纳米颗粒、超细纳米线、超薄纳米片)，将可能实现具有更多催化活性物种的全重构催化剂。然而，由于重构形成的致密表层会阻碍前催化剂与电解液的接触，实现基于块状材料的深度重构具有巨大挑战。尽管锂化引诱的电极极化会造成电极材料粉碎进而导致电池性能下降，但锂化引诱的材料纳米化却能被用来制备超小纳米材料。前期工作已经报道锂化调控在电催化中的应用，但锂化策略用于催化剂重构及其机制方面还未见报道。因此，利用锂化策略将是一种有效方法制备一系列深度重构催化剂并用于各种电催化，实现高质量比活性性能。
发明内容
本发明针对上述现有的技术问题提供一种低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列及其制备方法，该制备方法工艺简单、符合绿色化学要求。得到的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列材料，在碱性析氧反应和尿素氧化反应中具有高质量比活性催化性能。
本发明针对上述技术问题采用的技术方案为：低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列，其为羟基氧化镍纳米片生长在金属泡沫镍上，羟基氧化镍纳米片由低于5nm的超小羟基氧化镍纳米颗粒组装而成，纳米片呈现低结晶性、分级特点。
所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的Ni(NO3)2·6H2O、NH4F和CO(NH2)2溶于去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入一定尺寸的商业化金属泡沫镍，水热反应后，取出自然冷却并洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体进行煅烧，得到了生长在泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的生长有氧化镍纳米片阵列的泡沫镍样品进行裁剪，组装锂离子半电池，通过放电至一定的电压、拆电池取出并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)在碱性溶液中，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极，采用电氧化法制备得到生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列。
按上述方案，所述的电氧化法的具体方法是：搭建标准三电极测试装置，测试溶液为碱性溶液，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；在电化学工作站上，于一定测试电压区间、一定扫速下展开一定圈数的循环伏安测试，最后将电氧化后的泡沫镍样品用冲洗，并真空烘干。
按上述方案，所述的碱性溶液为0.8-1.2M KOH或NaOH或LiOH。
按上述方案，所述的步骤1)所述的Ni(NO3)2·6H2O摩尔数为2.5-3.5mmol，NH4F摩尔数为1.5-2.5mmol，CO(NH2)2摩尔数为4.5-5.5mmol，去离子水用量为30-40mL。
按上述方案，所述的步骤2)所述的商业化金属泡沫镍面积为6-10cm2，水热反应温度为120-140℃，反应时间为4-8h。
按上述方案，所述的步骤3)所述的煅烧的温度为350-450℃，煅烧时间为2-4h。
按上述方案，所述的步骤4)所述的放电至一定的电压指在0.005-0.01V之间。
按上述方案，所述的测试电压区间为s-t V vs.Hg/HgO，其中，s代表低电位，取值为0-0.1；t代表高电位，取值为0.7-0.9；扫速大小为30-70mV s-1；循环伏安圈数为50-100圈。
所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列作为碱性析氧反应和尿素氧化反应中电催化剂的应用。
本发明利用前期电化学锂化过程和后期电氧化的两步法得到由低于5nm的超小纳米颗粒组装的羟基氧化镍纳米片阵列材料。首先，利用水热法及后续煅烧得到了生长在泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；然后组装锂离子半电池器件，通过放电测试、拆电池取出泡沫镍样品并洗涤烘干，得到了超小纳米颗粒组装的氧化镍纳米片阵列材料；最后通过电氧化法，将超小纳米颗粒组装的氧化镍纳米片转变为羟基氧化镍纳米片阵列材料。羟基氧化镍纳米片呈阵列式的生长在泡沫镍上，纳米片由相互连接的低于5nm的超小纳米颗粒组装而成，展现出低结晶性和分级结构特点，暴露了更多的催化活性位点，且该羟基氧化镍物种被报道是一种高效的析氧反应和尿素氧化反应活性物种。因此，低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列在碱性析氧反应、尿素氧化反应中，具有高的质量比活性催化性能，是一种具有发展潜力的高效稳定的析氧反应和尿素氧化反应电催化剂。
本发明的有益效果是：本发明通过构筑低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列，有效增加了催化活性物种数量，提高了催化剂的质量比活性。将低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列应用到碱性析氧反应和尿素氧化反应中，均表现出高的质量比活性催化性能。测试结果表明，作为析氧反应催化剂时，在1M KOH溶液中，为获得5mA mg-1的电流密度，电位为1.57V vs.RHE；作为尿素氧化反应电催化剂时，在1M KOH和0.5M尿素的混合溶液中，为获得5mA mg-1的电流密度，电位为0.45V vs.Hg/HgO。本发明方法合成工艺简单、可行性强，证明了一种具有高质量比活性的镍基纳米催化剂及其催化应用。
附图说明
图1为本发明实施例1中锂化引诱深度重构的分级纳米催化剂合成机理图；
图2为本发明实施例1中氧化镍纳米片阵列扫描图；
图3为本发明实施例1中锂化后的氧化镍纳米片阵列扫描图；
图4为本发明实施例1中锂化后的氧化镍纳米片高角环形暗场像-扫描透射电子像图；
图5为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列扫描图；
图6为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片透射图；
图7为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片高分辨透射图；
图8为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片拉曼图；
图9为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列在1M KOH中的析氧反应极化曲线图；
图10为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列在1M KOH和0.5M尿素的混合溶液中的尿素氧化反应极化曲线图；
图11为本发明实施例1中低结晶分级羟基氧化镍纳米片在1M KOH中发生析氧反应后的透射图和高分辨透射图。
具体实例方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例阐述本发明内容，但本发明内容并不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取3mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为2cm*4cm的商业化金属泡沫镍，于120℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.01V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.8V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例中低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，本发明的合成技术路线如附图1所示。首先，通过水热-煅烧策略，得到了生长在泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列(附图2)。通过锂化及在空气中暴露氧化后，氧化镍纳米片阵列形貌得到保持(附图3)。高角环形暗场像-扫描透射电子像图显示氧化镍纳米片由超小纳米颗粒组装而成(附图4)。锂化后的氧化镍纳米片阵列在经过电氧化后，转变为羟基氧化镍纳米片阵列，纳米片由更小的纳米片组装而成(附图5)。透射电子显微镜图(附图6)和高分辨透射电子显微镜图(附图7)进一步表明该小的纳米片由尺寸低于5nm的超小颗粒组装而成，且结晶性较低。因此，所得到的羟基氧化镍纳米片展现出低结晶性、分级特点。此外，在高分辨透射电子显微镜图中，其0.149，0.208，0.213和0.247nm的晶格条纹分别对应于羟基氧化镍(NiOOH，JCPDS No.27-956)的(310)，(210)，(111)和(101)晶面，证明了所得到的纳米片为纯相NiOOH。如附图8所示，拉曼图中的474和554cm-1归属于NiOOH特有的Ni-O振动，进一步证明了电氧化后的纳米片为纯相NiOOH。
通过将本实施例制备的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列作为电催化剂，在三电极测试条件下展开测试。作为析氧反应催化剂时，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新的Hg/HgO电极作为参比电极，低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列直接作为工作电极。如附图9所示，是低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列在0-0.8V vs.Hg/HgO测试区间及扫速为1mV s-1的极化曲线图，为获得5mA mg-1的电流密度，电位为1.57V vs.RHE，表现出高质量比活性催化性能。作为尿素氧化反应催化剂时，仅将测试溶液更换为1M KOH和0.5M尿素的混合溶液。如附图10所示，是低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列在0-0.8V vs.Hg/HgO测试区间及扫速为1mV s-1的极化曲线图，为获得5mA mg-1的电流密度，电位为0.45V vs.Hg/HgO。此外，附图11为分级多孔羟基氧化镍纳米管在24h析氧反应催化后的形貌表征，该催化剂保持了低结晶性、分级纳米片结构特征，表明该催化剂在碱性催化中优异的结构稳定性。
实施例2
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取2.5mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为2cm*4cm的商业化金属泡沫镍，于120℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在金属泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.01V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.8V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例所得的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，在碱性条件下测试的析氧反应和尿素氧化反应性能与实施例1类似。
实施例3
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取3mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为3cm*3cm的商业化金属泡沫镍，于120℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在金属泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.01V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.8V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例所得的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，在碱性条件下测试的析氧反应和尿素氧化反应性能与实施例1类似。
实施例4
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取3mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为2cm*4cm的商业化金属泡沫镍，于120℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在金属泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.01V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.9V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例所得的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，在碱性条件下测试的析氧反应和尿素氧化反应性能与实施例1类似。
实施例5
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取3mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为2cm*4cm的商业化金属泡沫镍，于120℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在金属泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.005V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.8V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例所得的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，在碱性条件下测试的析氧反应和尿素氧化反应性能与实施例1类似。
实施例6
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取3mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为2cm*4cm的商业化金属泡沫镍，于130℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在金属泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.01V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M KOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.8V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例所得的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，在碱性条件下测试的析氧反应和尿素氧化反应性能与实施例1类似。
实施例7
低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列制备方法包括：
1)称取3mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol NH4F和5mmol CO(NH2)2溶于35mL去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2)将步骤1)所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入尺寸为2cm*4cm的商业化金属泡沫镍，于120℃水热反应6h后，自然冷却后取出泡沫镍样品，并用酒精和水洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3)将步骤2)得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体于马弗炉中在400℃下煅烧3h，得到了生长在金属泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4)将步骤3)得到的泡沫镍样品，裁剪成直径为1cm的圆片；组装锂离子半电池，通过完全放电至0.01V、拆电池、取出圆片并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5)搭建标准三电极测试装置，测试溶液为1M NaOH溶液，石墨棒作为对电极，新Hg/HgO电极作为参比电极，以步骤4)得到的锂化样品直接作为工作电极；然后在电化学工作站上，在0-0.8V电压区间下、50mV s-1扫速下进行80圈循环伏安测试后，将电氧化后的泡沫镍样品用水和酒精冲洗，并真空烘干，最终得到了生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片(即低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列)。
以本实施例所得的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列为例，在碱性条件下测试的析氧反应和尿素氧化反应性能与实施例1类似。

Claims (8)

1.低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，所述低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列，其为羟基氧化镍纳米片生长在金属泡沫镍上，羟基氧化镍纳米片由低于5nm的超小羟基氧化镍纳米颗粒组装而成，纳米片呈现低结晶性、分级特点，包括以下步骤：
1）称取一定量的Ni(NO3)2·6H2O、NH4F和CO(NH2)2溶于去离子水中，搅拌得到澄清透明的混合溶液；
2）将步骤1）所得的混合溶液转移到反应釜中，并加入一定尺寸的商业化金属泡沫镍，水热反应后，取出自然冷却并洗涤和烘干，得到了氢氧化镍纳米片阵列前驱体；
3）将步骤2）得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体进行煅烧，得到了生长在泡沫镍上的氧化镍纳米片阵列；
4）将步骤3）得到的生长有氧化镍纳米片阵列的泡沫镍样品进行裁剪，组装锂离子半电池，通过放电至一定的电压、拆电池取出并洗涤、烘干后，得到了锂化样品；
5）在碱性溶液中，以步骤4）得到的锂化样品直接作为工作电极，采用电氧化法制备得到生长在泡沫镍上的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列。
2.按权利要求1所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于电氧化法的具体方法是：搭建标准三电极测试装置，测试溶液为碱性溶液，以步骤4）得到的锂化样品直接作为工作电极；在电化学工作站上，于一定测试电压区间、一定扫速下展开一定圈数的循环伏安测试，最后将电氧化后的泡沫镍样品用冲洗，并真空烘干。
3.按权利要求2所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于所述的碱性溶液为0.8-1.2 M KOH或NaOH或LiOH。
4.按权利要求1所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于步骤1）所述的Ni(NO3)2·6H2O摩尔数为2.5-3.5 mmol，NH4F摩尔数为1.5-2.5 mmol，CO(NH2)2摩尔数为4.5-5.5 mmol，去离子水用量为30-40mL。
5.按权利要求1所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于步骤2）所述的商业化金属泡沫镍面积为6-10 cm2，水热反应温度为120-140℃，反应时间为4-8h。
6.按权利要求1所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于步骤3）所述的煅烧的温度为350-450℃，煅烧时间为2-4 h。
7.按权利要求1所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于步骤4）所述的放电至一定的电压指在0.005-0.01 V之间。
8.按权利要求2所述的低结晶分级羟基氧化镍纳米片阵列的制备方法，其特征在于所述的测试电压区间为s-t V vs. Hg/HgO，其中，s代表低电位，取值为0-0.1；t代表高电位，取值为0.7-0.9；扫速大小为30-70 mV s-1；循环伏安圈数为50-100圈。
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