CN111333129A - 用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法 - Google Patents
用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111333129A CN111333129A CN202010127566.6A CN202010127566A CN111333129A CN 111333129 A CN111333129 A CN 111333129A CN 202010127566 A CN202010127566 A CN 202010127566A CN 111333129 A CN111333129 A CN 111333129A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous carbon
- composite material
- nitrogen
- carbon composite
- nano
- 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
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 30
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 25
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 21
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 14
- 235000006025 Durio zibethinus Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 240000000716 Durio zibethinus Species 0.000 claims abstract description 13
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 13
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 11
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 11
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 11
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 13
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- -1 fluorine ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/11—Sulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
- C01B32/324—Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
- C01B32/348—Metallic compounds
-
- 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
- H01G11/44—Raw materials therefor, e.g. resins or coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取榴莲皮去掉外皮切块，洗涤干燥后研磨成粉末，过筛，高温一次煅烧；(2)取一次煅烧样品与KOH和去离子水混合，烘干后高温二次煅烧；(3)将次煅烧样品洗涤至中性后，得到多孔碳材料；(4)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀后加入硫脲，再加入多孔碳材料，水热处理，冷却至室温，洗涤干燥，即得到目的产物。与现有技术相比，本发明以天然废弃物榴莲皮为碳前驱体，节约成本，廉价环保，属于绿色工艺，所制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料增强了赝电容超级电容器的导电性、功率密度和循环稳定性，提供了优良的电化学性能。
Description
技术领域
本发明属于超级电容器电极材料制备领域，涉及一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法。
背景技术
随着环境的日益恶化和石油资源的短缺，利用更环保的方法开发纳米结构材料来获取能源从而满足人们日益增长的能源需求显得尤为迫切。超级电容器又称电化学电容器，因其具有比电池更高的功率密度和更长的循环寿命而成为理想的选择。与常规电容器相比，具有更高的能量密度。根据电荷存储机制，超级电容器可分为两类:电双层电容器通过电极/电解质界面的离子吸附～解吸来存储电荷；赝电容电容器是指通过法拉第反应得到的电极材料。在超级电容器器件的各个组成部分中，电极材料通常被认为对超级电容器的电化学性能有着至关重要的影响。最近大量的研究表明，金属硫化物是一种很有前途的电极材料，它不仅具有很高的比电容，而且具有很高的比功率密度，然而，这些材料的速率性能和循环稳定性较差，阻碍了它们的实际应用。
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用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法。所制备的以榴莲皮为碳前驱体，采用高温活化法和水热法，在多孔碳前驱体上生长出纳米Ni3S2，所制得的复合材料表现出充放电比电容大、能量密度大、功率密度大、循环稳定性好等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取榴莲皮去掉外皮切块，洗涤干燥后研磨成粉末，过筛，高温一次煅烧；
(2)取步骤(1)所得一次煅烧样品与KOH和去离子水混合，烘干后高温二次煅烧；
(3)将步骤(2)所得二次煅烧样品洗涤至中性后，得到多孔碳材料；
(4)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再加入步骤(3)所得多孔碳材料，水热处理，所得产物冷却至室温后，洗涤干燥，即得到目的产物纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
进一步的，步骤(1)中，高温一次煅烧的工艺条件为：温度为600～900℃，时间为2～5h。
进一步的，步骤(1)中，过筛为过200目筛。
进一步的，步骤(2)中，一次煅烧样品与KOH的质量比为1：1-4。
进一步的，步骤(2)中，高温二次煅烧的工艺条件为：600～900℃，时间为2～5h。
进一步的，步骤(4)中，多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:(2～4):(2～4):(2～4):(0.5～2)。
进一步的，步骤(4)中，水热处理的温度为100～180℃，时间为10～24h。
进一步的，所得纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料研磨后，与碳黑和PTFE混合，再超声、干燥，得到用于超级电容器的电极材料。
更进一步的，纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料、碳黑与PTFE的质量比为8:(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
本发明在制备纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料的过程中，其中水热过程中，尿素的水解反应使Ni2+与OH-发生反应，加快了离子电子的运输速度；而氟化铵中的氟离子会选择性的吸附于晶面上，从而改变各晶面的结晶动力学行为，最终导致晶体产生形貌上的差异，而一定浓度的NH4+会促进OH-的电离，提高Ni2S3晶体的生长速率，最终使纳米Ni2S3生长在了多孔碳材料上，硫脲的作用是为复合材料提供硫源；其中，水热温度和各反应物的添加量过高或过低会影响目的产物的生成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明以天然废弃物榴莲皮为碳前驱体，节约成本，廉价环保，属于绿色工艺。
2)本发明所制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料增强了赝电容超级电容器的导电性、功率密度和循环稳定性，提供了优良的电化学性能。
附图说明
图1是实施例1制备的用于超级电容器的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的SEM图。
图2是实施例1制备的用于超级电容器的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料在电流密度为1A g-1时的GCD曲线。
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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明所采用的原料产品或处理技术均为本领域的常规市售产品或常规处理技术。
实施例1：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品与KOH按质量比为1:3的比例加入到去离子水中混合至熔融状态，烘干后转移至管式炉，在氮气氛围下进行高温煅烧，煅烧温度为700℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
4)将3)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
5)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:2:2:4:0.5，水热温度为120℃，时间为12h；
6)：待5)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
7)将6)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
8)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。GCD结果如图2所示，由GCD曲线得到：在1A g-1的电流密度下，材料的比电容为1189F g-1。
此外，通过扫描子显微镜进一步研究了实施例1中所得的复合材料，如图1所示，所制得的纳米材料表面结构粗糙，增大了赝电容材料的活性面积，使得纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极具有良好的电化学性能。
实施例2：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
4)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:2:2:4:0.5，水热温度为120℃，时间为12h；
5)：待4)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
6)将5)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
7)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。
实施例3：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品与KOH按质量比为1:3的比例加入到去离子水中混合至熔融状态，烘干后转移至管式炉，在氮气氛围下进行高温煅烧，煅烧温度为700℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
4)将3)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
5)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:2:2:4:0.5，水热温度为100℃，时间为12h；
6)：待5)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
7)将6)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
8)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。
实施例4：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品与KOH按质量比为1:3的比例加入到去离子水中混合至熔融状态，烘干后转移至管式炉，在氮气氛围下进行高温煅烧，煅烧温度为700℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
4)将3)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
5)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:2:2:4:0.5，水热温度为180℃，时间为12h；
6)：待5)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
7)将6)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
8)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。
实施例5：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品与KOH按质量比为1:1的比例加入到去离子水中混合至熔融状态，烘干后转移至管式炉，在氮气氛围下进行高温煅烧，煅烧温度为700℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
4)将3)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
5)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:2:2:4:0.5，水热温度为120℃，时间为12h；
6)：待5)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
7)将6)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
8)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。
实施例6：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品与KOH按质量比为1:4的比例加入到去离子水中混合至熔融状态，烘干后转移至管式炉，在氮气氛围下进行高温煅烧，煅烧温度为700℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
4)将3)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
5)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:2:2:4:0.5，水热温度为120℃，时间为12h；
6)：待5)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
7)将6)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
8)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。
实施例7：
1)将榴莲皮外皮去掉，切成小块，洗涤干燥后用研磨机磨成粉末，过200目筛；
2)将1)中的样品置于管式炉中，在氮气氛围下高温煅烧，煅烧温度为600℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
3)将2)中的样品与KOH按质量比为1:3的比例加入到去离子水中混合至熔融状态，烘干后转移至管式炉，在氮气氛围下进行高温煅烧，煅烧温度为700℃，时间为2h，升温速率为5℃/min。
4)将3)中的样品用稀盐酸与去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h得多孔碳材料；
5)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再将4)所得多孔碳材料加入上述溶液中，转移到高压釜中水热处理，其中多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:1:1:1:1，水热温度为120℃，时间为12h；
6)：待5)自然冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇将产品洗涤多次，60℃干燥12h，即得到所述的纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
7)将6)得到的复合材料研细后，与碳黑和PTFE按质量比为8:1:1混合，然后放入超声清洗器中进行超声混合，60℃干燥12h后得到用于超级电容器的电极材料。
8)以2M KOH溶液作为电解液，选择三电极体系测定其电化学性能，三电极体系以Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极。
纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能测试：
采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极进行电化学性能测试。工作电极为纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料电极，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。以2M KOH溶液作为电解液，测试CV曲线和GCD曲线。
本发明在用于超级电容器的纳米Ni3S2/氮掺杂多孔碳复合材料的制备过程中，各工艺条件还可以根据需要在以下工艺范围内任意调整(即任意选择中间点值或端值)：第一次高温煅烧的工艺条件为：温度为600～900℃，时间为2～5h，过筛为过200目筛；一次煅烧样品与KOH的质量比为1：1-4；第二次高温煅烧的工艺条件为：600～900℃，时间为2～5h；多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:(2～4):(2～4):(2～4):(0.5～2)；水热处理的温度为100～180℃，时间为10～24h。
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 (9)
1.一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取榴莲皮去掉外皮切块，洗涤干燥后研磨成粉末，过筛，高温一次煅烧；
(2)取步骤(1)所得一次煅烧样品与KOH和去离子水混合，烘干后高温二次煅烧；
(3)将步骤(2)所得二次煅烧样品洗涤至中性后，得到多孔碳材料；
(4)将六水合硝酸镍、氟化铵、尿素溶于水中，搅拌均匀之后加入硫脲，再加入步骤(3)所得多孔碳材料，水热处理，所得产物冷却至室温后，洗涤干燥，即得到目的产物纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高温一次煅烧的工艺条件为：温度为600～900℃，时间为2～5h。
3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，过筛为过200目筛。
4.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，一次煅烧样品与KOH的质量比为1：1-4。
5.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，高温二次煅烧的工艺条件为：600～900℃，时间为2～5h。
6.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，多孔碳材料、六水合硝酸镍、氟化铵、尿素和硫脲的摩尔比为1:(2～4):(2～4):(2～4):(0.5～2)。
7.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，水热处理的温度为100～180℃，时间为10～24h。
8.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，所得纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料研磨后，与碳黑和PTFE混合，再超声、干燥，得到用于超级电容器的电极材料。
9.根据权利要求8所述的一种用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，纳米Ni2S3/氮掺杂多孔碳复合材料、碳黑与PTFE的质量比为8:(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010127566.6A CN111333129B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010127566.6A CN111333129B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111333129A true CN111333129A (zh) | 2020-06-26 |
| CN111333129B CN111333129B (zh) | 2022-08-23 |
Family
ID=71177864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010127566.6A Active CN111333129B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111333129B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112744802A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-04 | 上海应用技术大学 | 源于纤维素的氮硫共掺杂水凝胶碳材料及其制备方法和应用 |
| CN113957468A (zh) * | 2021-07-28 | 2022-01-21 | 上海应用技术大学 | 一种Ni3S2@CoO-NF复合材料及其合成方法与应用 |
| CN116031079A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-28 | 北京七一八友益电子有限责任公司 | 高性能超级电容器电极材料的制备方法及超级电容器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040175618A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Lithium metal composite oxide particles, process of producing lithium metal composite oxide particles, electrode structure containing lithium metal composite oxide particles, process of producing electrode structure, and lithium secondary battery having electrode structure |
| CN103035914A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-10 | 浙江大学 | 硫化镍薄片/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105836807A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-08-10 | 武汉工程大学 | 一种二维薄片自组装多级结构氧化钨及其制备方法和应用 |
| CN108878176A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 山东建筑大学 | 一种超级电容器用氮掺杂介孔碳复合金属氧化物电极材料的制备技术 |
| CN109728253A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-07 | 江西星盈科技有限公司 | 锂离子电池及其正极片及其制备方法 |
| CN110211812A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 上海应用技术大学 | 一种MnS@CoMn-LDH复合材料及其制备方法与应用 |
-
2020
- 2020-02-28 CN CN202010127566.6A patent/CN111333129B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040175618A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Lithium metal composite oxide particles, process of producing lithium metal composite oxide particles, electrode structure containing lithium metal composite oxide particles, process of producing electrode structure, and lithium secondary battery having electrode structure |
| CN103035914A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-10 | 浙江大学 | 硫化镍薄片/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105836807A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-08-10 | 武汉工程大学 | 一种二维薄片自组装多级结构氧化钨及其制备方法和应用 |
| CN108878176A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 山东建筑大学 | 一种超级电容器用氮掺杂介孔碳复合金属氧化物电极材料的制备技术 |
| CN109728253A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-07 | 江西星盈科技有限公司 | 锂离子电池及其正极片及其制备方法 |
| CN110211812A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 上海应用技术大学 | 一种MnS@CoMn-LDH复合材料及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| REDDY, B. JOJI ET AL.: ""Asymmetric supercapacitor device performance based on microwave synthesis of N-doped graphene/nickelsulfide nanocomposite"", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE》 * |
| 程青等: ""榴莲壳基多级孔炭材料的制备及其对染料吸附行为研究"", 《化学试剂》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112744802A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-04 | 上海应用技术大学 | 源于纤维素的氮硫共掺杂水凝胶碳材料及其制备方法和应用 |
| CN113957468A (zh) * | 2021-07-28 | 2022-01-21 | 上海应用技术大学 | 一种Ni3S2@CoO-NF复合材料及其合成方法与应用 |
| CN113957468B (zh) * | 2021-07-28 | 2023-11-24 | 上海应用技术大学 | 一种Ni3S2@CoO-NF复合材料及其合成方法与应用 |
| CN116031079A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-28 | 北京七一八友益电子有限责任公司 | 高性能超级电容器电极材料的制备方法及超级电容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111333129B (zh) | 2022-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111333129B (zh) | 用于超级电容器的纳米硫化镍/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法 | |
| CN111261431B (zh) | 用于超级电容器的纳米四氧化三钴/氮掺杂三维多孔碳骨架复合材料的制备方法 | |
| CN110085433B (zh) | 基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片的电极材料、制备方法和超级电容器 | |
| CN111689523B (zh) | 金属铬掺杂δ-MnO2纳米片的制备方法 | |
| KR102411218B1 (ko) | S-도핑된 다공성 탄소재 및 그의 제조방법 | |
| CN109148160A (zh) | 一种核壳结构锰钴氧化物@镍钴氧化物复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111268675A (zh) | 一种采用榴莲皮作为原料制备氮磷共掺杂碳材料的方法 | |
| Yi et al. | Co1-xS/Co3S4@ N, S-co-doped agaric-derived porous carbon composites for high-performance supercapacitors | |
| CN111146017B (zh) | 一种耐高压石墨烯/活性炭电极材料及其制备方法及其应用 | |
| CN110739159B (zh) | 一种超级电容器用纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料的制备方法 | |
| CN111048324A (zh) | 一种二氧化锰—多孔碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN105036130A (zh) | 一种以榆钱为原料制备超级电容器用活性炭材料的方法 | |
| Xiang et al. | Supercapacitor properties of N/S/O co-doped and hydrothermally sculpted porous carbon cloth in pH-universal aqueous electrolytes: Mechanism of performance enhancement | |
| CN113496823B (zh) | 对称杂化超级电容器及其应用 | |
| Cai et al. | One-step solvothermal method to obtain flower-like NiCoMn Hydroxides for Super Capacitance Performance | |
| CN110571060B (zh) | 一种二氧化钒/泡沫镍一体化电极的制备方法 | |
| CN111326351A (zh) | 一种电容器用Cu2O/NiO材料的制备方法 | |
| CN115995351A (zh) | 一种过渡金属镍掺杂二氧化锰电极材料的制备方法 | |
| CN112885614B (zh) | 一种镍基金属有机框架衍生氮磷氧共掺杂镍/碳的复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109473295A (zh) | 一种利用苹果制备超级电容器电极碳材料的方法 | |
| CN112837947B (zh) | 无机-纤维素原料制备的氮硫共掺杂层状多孔碳杂化材料及制备和应用 | |
| CN109273275B (zh) | 三氧化二钒负载纳米镍、制备方法及其制备的电极材料和超级电容器 | |
| CN112794323A (zh) | 一种以海藻酸钠为原料的氮硫掺杂纳米多孔碳材料及制备 | |
| CN104538197A (zh) | 用于超级电容器电极材料的煤基活性炭及其制备方法 | |
| Jin et al. | Rationally Designed Hierarchical ZnO/NiCo-LDH Hybrids for High-Performance Supercapacitors Electrodes |
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 |