CN112062169A - 一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法 - Google Patents

一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112062169A
CN112062169A CN202010968711.3A CN202010968711A CN112062169A CN 112062169 A CN112062169 A CN 112062169A CN 202010968711 A CN202010968711 A CN 202010968711A CN 112062169 A CN112062169 A CN 112062169A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sulfide
cobalt
nickel
manganese
dimensional material
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
Application number
CN202010968711.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李宁霞
金恺乐
张佳颖
金益广
曹江行
张晶晶
范美强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN202010968711.3A priority Critical patent/CN112062169A/zh
Publication of CN112062169A publication Critical patent/CN112062169A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/006—Compounds containing, besides nickel, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法，以二维材料为载体，以镍、钴、锰可溶性盐为原料，水热反应生成镍钴锰氢氧化物，再与硫化物混合，水热反应获得镍钴锰硫化物纳米片；二维材料为碳化钛、钼铌锡碳、石墨烯、镍‑钼硫化物、钴‑钼硫化物的一种；硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化铵、硫化氢钠、硫化氢钾、硫化氢铵的一种；镍、钴、锰的摩尔比为1：(1.5‑2.5)：(1‑3)；二维材料为镍钴锰总摩尔数的0.001‑0.2；硫化物与镍钴锰总摩尔比为2‑5。该镍钴锰硫化物纳米片制备工艺简单可控、操作方便，适于工业化生产。

Description

一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种电极材料的制备方法，具体涉及一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法。
背景技术
过渡金属硫化物具有电导率高和稳定性好等优点，是非常有应用前景的超级电容器材料。目前科研人员主要集中在单金属或双金属硫化物的制备与性能改性，如Ni3S2、CuS、NiS、NiCo2S4、ZnCo2S4等。
Xu et al0采用电沉积法制备泡沫镍负载Ni3S2纳米片阵列实现高达309.4C·g-1的比容量。(Xu J,Sun Y,Lu M,et al.One-step electrodeposition fabrication ofNi3S2 nanosheet arrays on Ni foam as an advanced electrode for asymmetricsupercapacitors[J].Science China Materials,2019,62(5):699-710.)
Zhao et al.采用电沉积法制备CuS微球实现高达222.1C·g-1的比容量；(Zhao TK,Peng X R,Zhao X,et al.Facile preparation and high capacitance performanceof copper sulfide microspheres as supercapacitor electrodematerial.Composites Part B:Engineering,2019,163:26-35.)
Guo et al制备出NiCo2S4纳米管获得高达3.5C·cm-2的比容量，当电流密度增大25倍时保留66.1％的比容量；(Guo M L,Gao H X,Huang W,et al.Microwave-assistedrapid synthesis of NiCo2S4 nanotube arrays on Ni foam for highcyclingstabilitysupercapacitors.Journal of Alloys and Compounds,2019,780:164-169.
Cheng et al采溶剂热法合成ZnCo2S4实现418.1C·g-1的比容量，在功率密度1700W·kg-1时具有51.7Wh·kg-1的能量密度和在功率密度6.8kW·kg-1时具有42.5Wh·kg-1的能量密度；(Cheng C,Zhang X Y,Wei C Z,et al.Mesoporous hollow ZnCo2S4 core-shell nanospheres for high performance supercapacitors.CeramicInternational.2018,44:17464-17472.)
但单金属和双金属硫化物的能量密度不高，如何通过多金属的协同作用，提高其能量密度是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术方案的缺陷，本发明的目的是提供一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法。
本发明涉及一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法，其特征在于：以二维材料为载体，以镍、钴、锰可溶性盐为原料，水热反应生成镍钴锰氢氧化物，再与硫化物混合，水热反应获得镍钴锰硫化物纳米片；二维材料为碳化钛、钼铌锡碳、石墨烯.镍-钼硫化物、钴-钼硫化物的一种；硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化铵、硫化氢钠、硫化氢钾、硫化氢铵的一种；镍、钴、锰的摩尔比为1：(1.5-2.5)：(1-3)；一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法包括：
1)称量一定质量的二维材料、镍、钴、锰可溶性盐，放入水/乙醇溶剂，搅拌，然后在80-150℃水热反应5-10h，获得镍钴锰氢氧化物；
2)将步骤1)产物与硫化物混合，搅拌，然后在120-250℃水热反应5-10h；
所述的二维材料为镍钴锰总摩尔数的0.001-0.2；
所述的硫化物与镍钴锰总摩尔比为2-5。
本专利以二维材料为模板，吸附镍、钴、锰在其表面沉积，形成镍钴锰氢氧化物纳米片；再用硫化物与镍钴锰氢氧化物置换反应，生成镍钴锰硫化物纳米片。
与现有技术相比，本发明专利提供的一种镍钴锰硫化物纳米片制备方法，具有以下优势：
1)制备工艺简单、工序可控、可产业化生产；
2)以片状二维材料为模板，引导镍钴锰离子在其表面沉积，再与硫化物置换反应，生成纳米片状镍钴锰硫化物，极大地改善了镍钴锰硫化物的导电率。
3)镍钴锰三金属的协同作用，提高了材料的比容量；本专利制备的纳米片状镍钴锰硫化物具有很好的电化学性能；在电流密度1A·g-1具有大于600C·g-1的比容量。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：
实例1
一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法，包括：
1)称量一定质量的二维材料、镍、钴、锰可溶性盐，放入水/乙醇溶剂，搅拌，然后在90℃水热反应6h；
2)将步骤1)产物与硫化物混合，搅拌，然后在180℃水热反应5h。
一种镍钴锰硫化物纳米片的成分设计，包括：
1)NiCl2·6H2O,0.02mol；CoCl2·6H2O,0.04mol；MnCl2·4H2O,0.03mol；碳化钛，0.0009mol；硫化钠，0.21mol；
结果显示：镍钴锰硫化物纳米片在电流密度1A·g-1时，具有大于600C·g-1的比容量，在电流密度为50A·g-1时，保留了大于300C·g-1的比容量。
实例2
操作同实例1.
一种镍钴锰硫化物纳米片的成分设计，包括：
2)NiCl2·6H2O,0.02mol；CoCl2·6H2O,0.04mol；MnCl2·4H2O,0.04mol；钼铌锡碳，0.00125mol；硫化钾，0.27mol；
镍钴锰硫化物纳米片在电流密度1A·g-1具有657.7C·g-1的比容量，电流密度为50A·g-1，保留339.5C·g-1的比容量，经1100次循环，保留97.8％的比容量。
实例3
一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法，包括：
3)称量一定质量的二维材料、镍、钴、锰可溶性盐，放入水/乙醇溶剂，搅拌，然后在120℃水热反应5h；
4)将步骤1)产物与硫化物混合，搅拌，然后在200℃水热反应5h。
一种镍钴锰硫化物纳米片的成分设计，包括：
3)Ni(CH3COO)2·4H2O,0.02mol；Co(CH3COO)2·4H2O,0.03mol；
Mn(CH3COO)2·4H2O,0.02mol；石墨烯，0.001mol；硫化钾，0.27mol；
4)Ni(CH3COO)2·4H2O,0.02mol；Co(CH3COO)2·4H2O,0.05mol；
Mn(CH3COO)2·4H2O,0.02mol；镍-钼硫化物，0.009mol；硫化铵，0.22mol；
5)Ni(CH3COO)2·4H2O,0.02mol；Co(CH3COO)2·4H2O,0.04mol；
Mn(CH3COO)2·4H2O,0.06mol；钴-钼硫化物，0.00125mol；硫化氢钾，0.5mol；
镍钴锰硫化物纳米片在电流密度1A·g-1具有657.7C·g-1的比容量，电流密度为50A·g-1，保留339.5C·g-1的比容量，经1100次循环，保留97.8％的比容量。
上述专利的具体实施方式是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.本发明涉及一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法，其特征在于：以二维材料为载体，以镍、钴、锰可溶性盐为原料，水热反应生成镍钴锰氢氧化物，再与硫化物混合，水热反应获得镍钴锰硫化物纳米片；二维材料为碳化钛、钼铌锡碳、石墨烯、镍-钼硫化物、钴-钼硫化物的一种；硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化铵、硫化氢钠、硫化氢钾、硫化氢铵的一种；镍、钴、锰的摩尔比为1：(1.5-2.5)：(1-3)；一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法包括：
1)称量一定质量的二维材料、镍、钴、锰可溶性盐，放入水/乙醇溶剂，搅拌，然后在80-150℃水热反应5-10h，获得镍钴锰氢氧化物；
2)将步骤1)产物与硫化物混合，搅拌，然后在120-250℃水热反应5-10h。
2.根据权利要求1所述的一种镍钴锰硫化物纳米片制备方法，其特征在于：二维材料为镍钴锰总摩尔数的0.001-0.2。
3.根据权利要求1所述的一种镍钴锰硫化物纳米片制备方法，其特征在于：硫化物与镍钴锰总摩尔比为2-5。
CN202010968711.3A 2020-09-15 2020-09-15 一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法 Pending CN112062169A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010968711.3A CN112062169A (zh) 2020-09-15 2020-09-15 一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010968711.3A CN112062169A (zh) 2020-09-15 2020-09-15 一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112062169A true CN112062169A (zh) 2020-12-11

Family

ID=73697070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010968711.3A Pending CN112062169A (zh) 2020-09-15 2020-09-15 一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112062169A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114360918A (zh) * 2021-11-22 2022-04-15 沈阳工程学院 一种高性能超级电容器异质结构的电极材料的制备方法
CN114590850A (zh) * 2022-03-17 2022-06-07 中国长江三峡集团有限公司 硫化物全固态锂电池用新型硫化正极材料及其制备方法
CN114974916A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 桂林电子科技大学 一种纤维状MXene负载NiCoS复合材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110291044A1 (en) * 2009-02-13 2011-12-01 Chengdu Jingyuan New Materials Technology Co., Ltd. Nickel-cobalt-manganese multi-element lithium ion battery cathode material with dopants and its methods of preparation
CN107010676A (zh) * 2017-05-08 2017-08-04 浙江师范大学 一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法
CN109607625A (zh) * 2019-02-15 2019-04-12 安阳师范学院 核壳镍-钴-锰三元硫化物空心球形电极材料及其制备方法
CN110828192A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 南京理工大学 基于泡沫镍的自支撑高倍率性能电极及其制备方法
CN111261419A (zh) * 2020-02-24 2020-06-09 西南大学 一种氢氧化钴/镍钼硫化物复合超级电容器电极材料及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110291044A1 (en) * 2009-02-13 2011-12-01 Chengdu Jingyuan New Materials Technology Co., Ltd. Nickel-cobalt-manganese multi-element lithium ion battery cathode material with dopants and its methods of preparation
CN107010676A (zh) * 2017-05-08 2017-08-04 浙江师范大学 一种用于超级电容器电极材料硫化钴镍纳米片的简便制备方法
CN109607625A (zh) * 2019-02-15 2019-04-12 安阳师范学院 核壳镍-钴-锰三元硫化物空心球形电极材料及其制备方法
CN110828192A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 南京理工大学 基于泡沫镍的自支撑高倍率性能电极及其制备方法
CN111261419A (zh) * 2020-02-24 2020-06-09 西南大学 一种氢氧化钴/镍钼硫化物复合超级电容器电极材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAHOO S ET AL.: "Electrodeposited Nickel Cobalt Manganese based mixed sulfide nanosheets for high performance supercapacitor application", 《MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS》 *
SAHOO S ET AL.: "Electrodeposited Nickel Cobalt Manganese based mixed sulfide nanosheets for high performance supercapacitor application", 《MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS》, vol. 244, 16 February 2017 (2017-02-16), pages 101 - 108, XP029956690, DOI: 10.1016/j.micromeso.2017.02.043 *
ZHU YY ET AL.: "Strong synergetic electrochemistry between transition metals of alpha phase Ni-Co-Mn hydroxide contributed superior performance for hybrid supercapacitors", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 *
ZHU YY ET AL.: "Strong synergetic electrochemistry between transition metals of alpha phase Ni-Co-Mn hydroxide contributed superior performance for hybrid supercapacitors", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》, vol. 412, 4 December 2018 (2018-12-04), pages 559 - 567, XP085577443, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.11.080 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114360918A (zh) * 2021-11-22 2022-04-15 沈阳工程学院 一种高性能超级电容器异质结构的电极材料的制备方法
CN114360918B (zh) * 2021-11-22 2023-12-22 沈阳工程学院 一种高性能超级电容器异质结构的电极材料的制备方法
CN114590850A (zh) * 2022-03-17 2022-06-07 中国长江三峡集团有限公司 硫化物全固态锂电池用新型硫化正极材料及其制备方法
CN114590850B (zh) * 2022-03-17 2023-04-18 中国长江三峡集团有限公司 硫化物全固态锂电池用硫化正极材料及其制备方法
CN114974916A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 桂林电子科技大学 一种纤维状MXene负载NiCoS复合材料及其制备方法和应用
CN114974916B (zh) * 2022-07-04 2024-01-30 桂林电子科技大学 一种纤维状MXene负载NiCoS复合材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112062169A (zh) 一种镍钴锰硫化物纳米片的制备方法
Yang et al. Iron-doped nickel disulfide nanoarray: A highly efficient and stable electrocatalyst for water splitting
CN110055557B (zh) 一种三维镍掺杂铁基析氧催化剂及其制备方法和应用
JP5379026B2 (ja) 非水電解質二次電池負極材用珪素酸化物及び非水電解質二次電池負極材用珪素酸化物の製造方法並びにリチウムイオン二次電池及び電気化学キャパシタ
CN109243851B (zh) 一种镍铁硫化物/泡沫镍纳米复合电极材料的制备方法
Shahroudi et al. Nickel sulfide and phosphide electrocatalysts for hydrogen evolution reaction: challenges and future perspectives
CN111285410A (zh) 一种碳复合金属氧化物纳米片材料及其制备方法和应用
Mathankumar et al. In situ decorated Ni metallic layer with CoS2-layered thin films via a layer-by-layer strategy using pulsed laser deposition for enhanced electrocatalytic OER
US20230146801A1 (en) Anode electrode active material for sodium secondary battery comprising nickel cobalt molybdenum oxide, anode electrode for sodium secondary battery comprising same, sodium secondary battery including anode electrode for sodium secondary battery, and method for manufacturing same
Mei et al. Enabling the fabrication of advanced NiCo/Bi alkaline battery via MOF-hydrolyzing derived cathode and anode
Shombe et al. Tuning composition of CuCo 2 S 4–NiCo 2 S 4 solid solutions via solvent-less pyrolysis of molecular precursors for efficient supercapacitance and water splitting
CN109065874A (zh) 一种MoO3/rGO-N纳米复合材料及其制备方法和应用
Yousefipour et al. Iron-doping as an effective strategy to enhance supercapacitive properties of nickel molybdate
CN113113584A (zh) 一种NiFe-LDH复合C3N4@Mo2C材料的制备方法
KR20160076060A (ko) 비수 전해질 이차전지용 음극재, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 비수 전해질 이차전지
Chen et al. Self-assembly of hollow MoS2 microflakes by one-pot hydrothermal synthesis for efficient electrocatalytic hydrogen evolution
CN110013855B (zh) 高效氧化钴镍/氢氧化镍复合物电催化剂及其制备方法和应用
Khan et al. A facile preparation of 3D flower-shaped Ni/Al-LDHs covered by β-Ni (OH) 2 nanoplates as superior material for high power application
CN113594427B (zh) 一种MoS2-MoP量子点@碳复合钠离子电池负极材料及其制备方法
Kandhasamy et al. Hydrothermally distributed heterostructure Ni-Mo-S/rGO nanocomposite for supercapacitor application
CN106684385A (zh) 一种Ni3C@洋葱状碳/无定形碳纳米复合物及其制备方法和应用
CN112076765A (zh) 一种二硒化物/层状双金属氢氧化物复合水电解催化材料及其制备方法和应用
Hu et al. Insight into the intrinsic activity of various transition metal sulfides for efficient hydrogen evolution reaction
CN111362316B (zh) 一种非晶硫化钴纳米线及其制备方法
CN109473634A (zh) 固相共热合成二硒化钼/氮掺杂碳棒的方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201211