CN113299485A - 双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法及其应用于超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种双金属(Ni,Co)Se2异质结构的制备方法，包括：将六水硝酸钴超声分散在去离子水中；将2‑甲基咪唑超声分散,将二者等体积快速混合，加入碳布，静置、取出、冲洗干净；将六水硝酸镍超声分散在乙醇中，放入产品，置于反应釜中100～130℃溶剂热反应1～3h，取出、洗净，烘干得物体E；将氢氧化钠与硒粉分散在去离子水中，放入物体E,转至高压釜中120～150℃水热反应10～14h，处理后即得。本发明所得材料具有较高的比表面积，麻花状的颗粒双金属NiSe2和CoSe2相互协同共同氧化作用为溶液离子和电子的传递提供更多的渠道，交联的结构使得其具有优异的比电容和良好的倍率性能，可将其应用于超级电容器的复合电极，有实用价值。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及复合电极的制备，尤其涉及一种双金属(Ni,Co)Se2异质结构的制备方法及其应用于超级电容器。
背景技术
能源是日常生活和工业生产中最重要的必需品之一，在过去的几十年中，原油，天然气和煤等化石燃料已被用于满足世界的能源需求。然而，由于人口增长和工业快速发展所带来的能源危机，科学家们开始关注更清洁、可再生、成本效益高的能源利用和存储装置的开发。化石燃料的不断消耗使其不能成为未来的主要能源。因此，新能源及其储存变得越来越重要。为了解决这种能源需求，科研人员必须开发新型材料来提高能量转换和存储效率，高性能材料的开发和设计是这些系统的最新技术。为了改善性能，已经探索了新的非昂贵和有效的材料。其中，由于超级电容器具有高功率密度、优异的循环寿命和高库仑效率导等优点使其电化学能量存储应用中引起了相当大的关注。过渡金属硫族化合物是重要的功能材料，由于其理想的电容行为、环境相容性友好和低成本等而被认为是实现高比电容的优异材料。其中，单金属硒化物（NiSe2和CoSe2）在传感器、电极材料、催化剂和软磁材料等中具有潜在的应用，引起了越来越多的关注。据研究显示，只有少数报道对（NiSe2和CoSe2）的电化学电容特性进行过研究， NiSe2和CoSe2也被认为是潜在的低成本、环境友好的电极材料，具有较高的理论比电容。用于合成NiSe2和CoSe2的常规方法中多采用高温煅烧、热解和水热/溶剂热法，虽然NiSe2和CoSe2具有较高的比容量，但是金属硒化物的电子传导性能较大的阻碍，并且单一的金属硒化物已经不能满足人们的需求。
相比于过渡单金属硒化物NiSe2和CoSe2，因具有极高的机械强度、良好的腐蚀性、热稳定性、化学稳定性和抗冲击性，过渡双金属硒化物也逐渐地被超级电容器应用。迄今为止，双金属硒化合物作为一类新的储能材料引起了人们的极大兴趣。其中，(Ni, Co)Se2表现出高导电性和电化学稳定性，特别是优异的理论电容。
本发明将NiSe2和CoSe2合成，不仅能够克服过渡金属硒化物电子传递的缺点，还能提高材料的整体电容性能。但是(Ni, Co)Se2在制备过程当中常需要高温工艺，对材料形貌和结构有影响进而不利其电化学性能的提升，所以找到相对科学的制备方法尤为重要。
为避免材料在制备过程中两金属材料连接性和均匀性较差等问题，本发明采用两步水热的条件下制备出均匀分布的多孔异质结构棒状的双金属硒化物(Ni, Co)Se2复合物。(Ni, Co)Se2复合材料结合了过渡单金属硒化物优点的同时，多孔异质结构棒状化合物的生成能够为离子电子的传输提供更多的通道也能提高材料的电容性能。至今还未见通过两步水热法生成多孔异质结构棒状的双金属硒化物(Ni, Co)Se2复合。
发明内容
针对现有条件下制备方法的不足和材料性能的相关问题，如：高温煅烧对双金属硒化物(Ni, Co)Se2形貌结构不易控制、单纯的硒化物NiSe2和CoSe2导电性能较差、分散性较差等，本发明公开一种双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法。
技术方案
一种双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，包括如下步骤
（1）将六水硝酸钴超声分散在去离子水中搅拌均匀得溶液A；将2-甲基咪唑超声分散在去离子水中搅拌均匀得溶液B, 将二溶液等体积快速混合搅拌均匀，立即加入干净的碳布CF，静置2.0～3.0h，优选3h，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗干净，60℃烘干得到物体C；其中所述六水硝酸钴：2-甲基咪唑：去离子水的固液比为0.285～0.295g：1.25～1.35g：30～50mL，优选0.291g：1.30g：40mL；
（2）按固液比0.01～0.03g：10～30mL，优选0.02g：20mL将六水硝酸镍超声分散在乙醇中得到溶液D，放入物体C，置于高温反应釜中100～130℃溶剂热反应1.0～3.0h，优选120℃反应2h，取出，用DI和C2H5OH交替冲洗干净，60℃烘干得到物体E；
（3）将氢氧化钠与硒粉分散在去离子水中超声间歇搅拌均匀，其中所述氢氧化钠：硒粉：去离子水的固液比为0.280～0.290g：0.20～0.25g：20～40mL，优选0.285g：0.22g：30mL，放入物体E, 转至高温特氟龙内衬高压釜中120～150℃水热反应10～14h，优选140℃反应12h，取出, 用DI和C2H5OH交替冲洗干净，60℃烘干，即得。
本发明较优公开例中，步骤（1）所述干净的碳布CF，是将碳布经过依次稀盐酸、丙酮和去离子水分别超声30min，60℃烘干而成。
根据上述方法制得的双金属(Ni, Co)Se2异质结构，形貌呈“麻花棒状”结构，该复合物的纳米直径约为200nm，宽度约为50nm。
本发明还有一个目的，公开了所制得双金属(Ni, Co)Se2异质结构应用于超级电容器的复合电极：将制备好的复合材料直接作为工作电极使用，不需要添加任何辅助材料，利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、电化学工作站来表征其材料及电容活性。
将此材料作为正极材料应用到超级电容器中，其比电容高达1360F g-1，在8000次循环后此复合材料仍能保持初始值的90%，表现出非常良好的稳定性；在功率密度为800WKg-1下能量密度高达36.02 Wh kg-1。
本发明先制得棒状纳米阵列的Co-MOF，再以棒状Co-MOF为模板，六水硝酸镍在同一温度下不同反应时间的刻蚀反应，生成物进一步在氢氧化钠的碱性环境下通过硒化水热反应，处理、洗涤、烘干即得。
有益效果
（1）本发明提供了一种简单的三步法制备出的一种麻花状异质结构双金属硒化物(Ni, Co)Se2复合电极材料，该化合物合成方法具有步骤简便、产物可控、成本低廉等优点。与一般过渡双金属硒化物相结合的制备过程不同，在加入硒物质之前已经将Ni通过水热法与Co混合，再经过硒化过程后，NiSe2和CoSe2相互交联成为麻花棒状的结构。其降低了电子在材料中传递的电阻，促进了电子在材料内部的传输。特别是颗粒麻花，不仅提升了材料和溶液效果还提高了溶液在材料内部的传到能力，使得材料的电化学性能有着极大的提高。
（2）本发明提供了一种简单的三步法制备出一种麻花状异质结构(Ni, Co)Se2复合电极材料，相比于常见的NiSe2、CoSe2的纳米材料，本实验中复合双金属(Ni, Co)Se2可以操纵金属元素的价态和电子态，具有多种氧化态共同参与氧化还原反应促进金属粒子在材料内部的分散，(Ni, Co)Se2复合材料麻花状异质结构让材料具有更大的比表面积和更多的活性位点能够和电解质溶液更充分的接触从而有着更高的倍率性能、比电容及能量密度。
（3）本发明使用(Ni, Co)Se2纳米复合材料是均匀生长于碳布之上可直接用作电极，不需要添加其他的辅助材料、采用碳纤维布为集流体，活性材料之间能够更好的连接，进而获得更好的倍率性能和能量密度。
附图说明
图1. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合电极材料的XRD图谱；
图2. 制备的棒棒糖状Mo2C/Mn3O与异质结麻花状(Ni, Co)Se24纳米复合电极材料的扫描电镜照片；
图3. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合材料的扫描电镜照片；
图4. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合材料在不同电流密度下的充放电曲线图；
图5. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合材料在不同电流密度下的比电容图；
图6. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合材料在不同功率密度下的能量密度图；
图7. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合材料在电流密度1Ag-1下循环稳定测试实验图；
图8. 制备的异质结麻花状(Ni, Co)Se2纳米复合材料组装点亮LED小灯泡实际应用图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
（1）将0.291 g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL去离子水(DI)中，继而超声约25分钟搅拌均匀后得到溶液A；
（2）将1.30g 2-甲基咪唑(2-MI)溶于另40mL DI中，继续搅拌混合得到均匀的混合物B；
（3）将A溶液和B溶液快速混合搅拌至均匀，然后立即加入干净的CF，放置3.0小时。最后，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱中烘干后得到产物C；
（4）将0.01 g Ni (NO3)2·6H2O超声分散在20毫升乙醇中并不断的搅拌得到溶液D,将物体C放入，置于50 mL的高温反应釜中120℃，2h，取出样品C，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体E；
（5）将0.285g氢氧化钠与0.22g硒粉超声1. 0小时(间歇搅拌)分散在去离子水中得到溶液F然后，将物体E放入, 转移到特氟龙内衬高压釜中140℃，12h，取出样品E, 用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体G。
如图1所示，本实例所得纳米材料在2θ为20°-80°处出现的衍射峰对应于CoSe2的(210), (211), (220) (321)晶面，同理2θ为20°-80°处在分别对应NiSe2的(200), (210),(211)， (321)晶面。它们分别与标准比对卡(JCPDS card no. 10-0409),和(JCPDS cardno. 08-0414)相一致，证明(Ni, Co)Se2纳米复合物在本实验中被成功的制备。
如图2所示，所制备的(Ni, Co)Se2纳米复合材料呈现异质结麻花状结构，纳米棒的直径约为200nm，宽度约为50nm。
实施例2
（1）将0.291 g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL去离子水(DI)中，继而超声约25分钟搅拌均匀后得到溶液A；
（2）将1.30g 2-甲基咪唑(2-MI)溶于另40mL DI中，继续搅拌混合得到均匀的混合物B；
（3）将A溶液和B溶液快速混合搅拌至均匀，然后立即加入干净的CF，放置3.0小时。最后，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱中烘干后得到产物C；
（4）将0.02 g Ni (NO3)2·6H2O超声分散在20毫升乙醇中并不断的搅拌得到溶液D,将物体C放入，置于50 mL的高温反应釜中120℃，2h，取出样品C，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体E；
（5）将0.285g氢氧化钠与0.22g硒粉超声1. 0小时(间歇搅拌)分散在去离子水中得到溶液F然后，将物体E放入, 转移到特氟龙内衬高压釜中140℃，12h，取出样品E, 用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体G。
如图3所示，本发明制备的(Ni, Co)Se2纳米复合材料呈现麻花状异质结结构，其纳米棒的直径约为200nm，宽度约为50纳米。材料独特的麻花状纳米棒的结构可能是由于先生成了含Co-MOF,其次Ni，Co离子形成双氢氧化物，在通过硒化反应调节。在水热反应条件下，双金属氢氧化物形成双金属硒化物，在硒粉的作用下，即得到了麻花状异质结构的(Ni,Co)Se2纳米电极材料。
如图4所示，将制备的纳米电极材料(Ni, Co)Se2进行充放电测试，三电极条件下，在电流密度为1 A g-1、2 A g-1、4 A g-1、8 A g-1和12 A g-1时的比电容分别为1360 F g-1、654.2F g-1、315.35F g-1、217.26F g-1和160.38F g-1。其较好的比电容和倍率特性主要源自于(Ni, Co)Se2材料的麻花状异质结结构，麻花颗粒的NiSe2和CoSe2相互交联作用，操纵金属元素的价态和电子态，具有多种氧化态共同参与氧化还原反应促进金属粒子在材料内部的分散。
实施例3
（1）将0.291 g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL去离子水(DI)中，继而超声约25分钟搅拌均匀后得到溶液A；
（2）将1.30g 2-甲基咪唑(2-MI)溶于另40mL DI中，继续搅拌混合得到均匀的混合物B；
（3）将A溶液和B溶液快速混合搅拌至均匀，然后立即加入干净的CF，放置3.0小时。最后，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱中烘干后得到产物C；
（4）将0.03 g Ni (NO3)2·6H2O超声分散在20毫升乙醇中并不断的搅拌得到溶液D,将物体C放入，置于50 mL的高温反应釜中120℃，2h，取出样品C，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体E；
（5）将0.285g氢氧化钠与0.22g硒粉超声1. 0小时(间歇搅拌)分散在去离子水中得到溶液F然后，将物体E放入, 转移到特氟龙内衬高压釜中140℃，12h，取出样品E, 用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体G。
如图5所示，将制备的纳米电极材料(Ni, Co)Se2进行充放电测试，两电极条件下，在电流密度为1 A g-1、2 A g-1、5 A g-1、8 A g-1和10 A g-1时的比电容分别为101.31 F g-1、95.25F g-1、82.90F g-1、75.56F g-1和69.31F g-1。其较好的比电容和倍率特性主要源自于(Ni, Co)Se2材料的麻花状异质结构状结构，Ni2+和Co2+两金属离子相互共同作用，使得电子传递速率快，麻花状异质结构的(Ni, Co)Se2拥有更多的活性位点也有利于电解质溶液的渗透从而加快电解质离子与材料的结合。
实施例4
（1）将0.291 g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL去离子水(DI)中，继而超声约25分钟搅拌均匀后得到溶液A；
（2）将1.30g 2-甲基咪唑(2-MI)溶于另40mL DI中，继续搅拌混合得到均匀的混合物B；
（3）将A溶液和B溶液快速混合搅拌至均匀，然后立即加入干净的CF，放置3.0小时。最后，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱中烘干后得到产物C；
（4）将0.02 g Ni (NO3)2·6H2O超声分散在20毫升乙醇中并不断的搅拌得到溶液D,将物体C放入，置于50 mL的高温反应釜中120℃，1.0 h，取出样品C，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体E；
（5）将0.285g氢氧化钠与0.22g硒粉超声1. 0小时(间歇搅拌)分散在去离子水中得到溶液F然后，将物体E放入, 转移到特氟龙内衬高压釜中140℃，12h，取出样品E, 用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体G。
如图6所示，(Ni, Co)Se2纳米复合材料在功率密度为800WKg-1时能量密度高达36.02WhKg-1，随着功率密度的增加，能量密度逐渐减小，当功率密度为8000WKg-1时能量密度仍有24.64WhKg-1，这充分的体现了(Ni, Co)Se2电极材料的实用性。
实施例5
（1）将0.291 g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL去离子水(DI)中，继而超声约25分钟搅拌均匀后得到溶液A；
（2）将1.30g 2-甲基咪唑(2-MI)溶于另40mL DI中，继续搅拌混合得到均匀的混合物B；
（3）将A溶液和B溶液快速混合搅拌至均匀，然后立即加入干净的CF，放置3.0小时。最后，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱中烘干后得到产物C；
（4）将0.02 g Ni (NO3)2·6H2O超声分散在20毫升乙醇中并不断的搅拌得到溶液D,将物体C放入，置于50 mL的高温反应釜中120℃，1.5 h，取出样品C，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体E；
（5）将0.285g氢氧化钠与0.228g硒粉超声1. 0小时(间歇搅拌)分散在去离子水中得到溶液F然后，将物体E放入, 转移到特氟龙内衬高压釜中140℃，12h，取出样品E, 用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体G。
如图7所示，在三电极体系下对电极材料(Ni, Co)Se2进行循环稳定性的测试，5Ag-1下充放电测试8000次后比电容仍能保持90%以上，说明材料具有非常优异的循环稳定性。
实施例6
（1）将0.291 g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL去离子水(DI)中，继而超声约25分钟搅拌均匀后得到溶液A；
（2）将1.30g 2-甲基咪唑(2-MI)溶于另40mL DI中，继续搅拌混合得到均匀的混合物B；
（3）将A溶液和B溶液快速混合搅拌至均匀，然后立即加入干净的CF，放置3.0小时。最后，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱中烘干后得到产物C；
（4）将0.01 g Ni (NO3)2·6H2O超声分散在20毫升乙醇中并不断的搅拌得到溶液D,将物体C放入，置于50 mL的高温反应釜中120℃，2.5 h，取出样品C，用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体E；
（5）将0.285g氢氧化钠与0.22g硒粉进行超声1. 0 h(间歇搅拌)使其分散在去离子水中得到溶液F然后，将物体E放入, 转移到特氟龙内衬高压釜中140℃，12 h，取出样品E, 用DI和C2H5OH交替冲洗3.0次，然后放入60℃烘箱；得到物体G。
如图8所示，将电极材料(Ni, Co)Se2进行实际点亮LED小灯泡，明显看见，组装的电路中，小灯泡发亮，说明该电极具有一定的实际应用。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将六水硝酸钴超声分散在去离子水中搅拌均匀得溶液A；将2-甲基咪唑超声分散在去离子水中搅拌均匀得溶液B, 将二溶液等体积快速混合搅拌均匀，立即加入干净的碳布CF，静置2.0～3.0h，取出CF，用DI和C2H5OH交替冲洗干净，60℃烘干得到物体C；其中所述六水硝酸钴：2-甲基咪唑：去离子水的固液比为0.285～0.295g：1.25～1.35g：30～50mL；
（2）按固液比0.01～0.03g：10～30mL将六水硝酸镍超声分散在乙醇中得到溶液D，放入物体C，置于高温反应釜中100～130℃溶剂热反应1.0～3.0h，取出，用DI和C2H5OH交替冲洗干净，60℃烘干得到物体E；
（3）将氢氧化钠与硒粉分散在去离子水中超声间歇搅拌均匀，其中所述氢氧化钠：硒粉：去离子水的固液比为0.280～0.290g：0.20～0.25g：20～40mL，放入物体E, 转至高温特氟龙内衬高压釜中120～150℃水热反应10～14h，取出, 用DI和C2H5OH交替冲洗干净，60℃烘干，即得。
2.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述六水硝酸钴：2-甲基咪唑：去离子水的固液比为0.291g：1.30g：40mL。
3.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述加入干净的碳布CF，静置3h。
4.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述干净的碳布CF，是将碳布经过依次稀盐酸、丙酮和去离子水分别超声30min，60℃烘干而成。
5.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述按固液比0.02g：20mL将六水硝酸镍超声分散在乙醇中。
6.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述置于高温反应釜中120℃反应2h。
7.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述氢氧化钠：硒粉：去离子水的固液比为0.285g：0.22g：30mL。
8.根据权利要求1所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述转至高温特氟龙内衬高压釜中140℃反应12h。
9.根据权利要求1-8任一所述方法制得的双金属 (Ni, Co)Se2异质结构，其特征在于：形貌呈“麻花棒状”结构，该复合物的纳米直径约为200nm，宽度约为50nm。
10.一种如权利要求9所述双金属 (Ni, Co)Se2异质结构的应用，其特征在于：将其应用于超级电容器。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114702014A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-05 | 西安建筑科技大学 | 一种具有网络结构的镍钴硒纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN114783786A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-22 | 江苏科技大学 | 一种用于超级电容器的双金属硒化物-多孔碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN115057427A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-16 | 江苏师范大学 | 一种金属单原子掺杂C/Se复合正极材料及其制备方法与应用 |
| CN115101733A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-23 | 陕西科技大学 | 一种(NiCo)Se/(NiCo)Se2@C异质结构复合材料及其制备方法和应用 |
| CN115246630A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-10-28 | 齐齐哈尔大学 | 一种缺陷型中空镍钴硒化物纳米立方体的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109524245A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-26 | 东南大学 | 一种高性能镍-钴硒化物/三维石墨烯/泡沫镍无粘结剂电极材料的制备方法 |
| CN110517899A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-29 | 吉林化工学院 | 基于MOF衍生的Ni-Co层状双氢氧化物的制备方法 |
-
2021
- 2021-04-26 CN CN202110453238.XA patent/CN113299485A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109524245A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-26 | 东南大学 | 一种高性能镍-钴硒化物/三维石墨烯/泡沫镍无粘结剂电极材料的制备方法 |
| CN110517899A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-29 | 吉林化工学院 | 基于MOF衍生的Ni-Co层状双氢氧化物的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WENJIAO SONG等: "Rational construction of self-supported trianglelike MOF-derived hollow (Ni,Co)Se2 arrays for electrocatalysis and supercapacitors", 《NANOSCALE》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115246630A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-10-28 | 齐齐哈尔大学 | 一种缺陷型中空镍钴硒化物纳米立方体的制备方法 |
| CN115246630B (zh) * | 2021-10-18 | 2023-12-22 | 齐齐哈尔大学 | 一种缺陷型中空镍钴硒化物纳米立方体的制备方法 |
| CN114702014A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-05 | 西安建筑科技大学 | 一种具有网络结构的镍钴硒纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN114702014B (zh) * | 2022-04-15 | 2023-09-01 | 西安建筑科技大学 | 一种具有网络结构的镍钴硒纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN114783786A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-22 | 江苏科技大学 | 一种用于超级电容器的双金属硒化物-多孔碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN114783786B (zh) * | 2022-04-22 | 2024-03-15 | 江苏科技大学 | 一种用于超级电容器的双金属硒化物-多孔碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN115101733A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-23 | 陕西科技大学 | 一种(NiCo)Se/(NiCo)Se2@C异质结构复合材料及其制备方法和应用 |
| CN115101733B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-08-25 | 东莞市共和电子有限公司 | 一种(NiCo)Se/(NiCo)Se2@C异质结构复合材料及其制备方法和应用 |
| CN115057427A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-16 | 江苏师范大学 | 一种金属单原子掺杂C/Se复合正极材料及其制备方法与应用 |
| CN115057427B (zh) * | 2022-07-12 | 2023-07-04 | 江苏师范大学 | 一种金属单原子掺杂C/Se复合正极材料及其制备方法与应用 |
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