CN113555232A - 一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法及其应用与测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种层状结构镍铝双氢氧化物‑碳量子点复合材料的制备方法及其应用与测试方法，属于超级电容器材料技术领域，包括50ml碳量子点溶液、0.1454gNi(NO3)2·6H2O、0.0958gAl(NO3)3·9H2O、0.1052g尿素。制备的层状结构镍铝双氢氧化物‑碳量子点复合材料呈三维多孔状，有利于电极材料参与电化学反应和电解液离子的传输，从而提高电化学性能，具有优良的超电容性能；制备工艺简单、成本低廉、效率高，可直接用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于超级电容器材料技术领域，涉及一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点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。
背景技术
层状双氢氧化物是一类由层间阴离子和带正电荷层板堆积而成的化合物，其层板上的原子之间以共价键结合，层与层之间以氢键等非共价键结合。层状双氢氧化物独特的结构使其表现出组成和结构上的可调控性、阻燃性、吸附性、强碱性等特性，在电化学领域、催化化学、功能高分子材料领域得到广泛应用。
超级电容器作为具有优越前景的储能设备近年来受到诸多研究者的广泛关注。超级电容中常用的电极材料-碳基双层电容材料，由于其相对较低的比容量使其应用发展受到限制而难以满足日益增长的、对电能存储设备的需求。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用。
一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、量取50重量份配置好的碳量子点溶液倒入烧杯中，用细胞粉碎机超声；
S2、称取0.1454重量份Ni(NO3)2·6H2O、0.0958重量份Al(NO3)3·9H2O、0.1052重量份尿素倒入盛有超声好的碳量子点溶液的烧杯中；
S3、磁力搅拌；
S4、将搅拌好的溶液倒入100重量份的洁净的烧瓶中，插上玻璃塞，放入大烧杯中，在鼓风干燥箱中加热；
S5、反应结束后抽滤先水洗再酒精洗，放入真空干燥箱中干燥。
优选的，步骤S1中细胞粉碎机超声时间为30min。
优选的，步骤S3中磁力搅拌时间为20min。
优选的，步骤S4中在鼓风干燥箱中95℃加热24小时。
优选的，步骤S5中真空干燥箱中80℃干燥12小时。
根据本发明第二方面实施例的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的应用，所述层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料由上述制备方法制备获得。
根据本发明第三方面实施例的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的测试方法，其特征在于：
步骤一、室温条件下，将一片的泡沫镍放入烧杯，依次用丙酮、0.5M的盐酸、蒸馏水、无水乙醇超声处理20分钟后，烘干后称量备用；
步骤二、将层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料、超导碳黑和聚偏氟乙烯置于研钵中反复研磨0.5h，滴加2滴N-甲基吡咯烷酮溶液再次研磨后将浆料均匀的涂抹在清洗烘干后的泡沫镍上；
步骤三、在60℃真空环境中干燥处理6h，得到正极工作电极并称量之后，用6M KOH作为电解液，铂电极作为对电极，饱和甘汞电极做为参比电极进行三电极的电化学测试。
真空干燥，得到正极工作电极并称量之后，用6M KOH作为电解液，铂电极作为对电极，饱和甘汞电极做为参比电极进行三电极的电化学测试。
优选的，层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料、超导碳黑和聚偏氟乙烯按重量百分比计分别为80％、10％、10％。
优选的，所述泡沫镍的尺寸为：1*4cm2。
本发明的有益效果是：
本发明制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料呈三维多孔状，有利于电极材料参与电化学反应和电解液离子的传输，从而提高电化学性能，具有优良的超电容性能；
制备工艺简单、成本低廉、效率高，可直接用于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的扫描电镜照片；
图2为本发明实施例2制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的扫描电镜照片；
图3为本发明实施例3制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的X射线谱图；
图4为本发明实施例3制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料与纯镍铝双氢氧化物的循环伏安曲线图；
图5为本发明实施例3制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料循环稳定性图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料，按重量份计包括：
50ml配置好的0.2mg/ml的碳量子点溶液；
0.1454gNi(NO3)2·6H2O；
0.0958gAl(NO3)3·9H2O；
0.1052g尿素。
实施例2
一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料，按重量份计包括：
50ml配置好的0.1mg/ml的碳量子点溶液；
0.1454gNi(NO3)2·6H2O；
0.0958gAl(NO3)3·9H2O；
0.1052g尿素。
实施例3
一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料，按重量份计包括：
50ml配置好的0.4mg/ml的碳量子点溶液；
0.1454gNi(NO3)2·6H2O；
0.0958gAl(NO3)3·9H2O；
0.1052g尿素。
一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、量取50ml配置好的碳量子点溶液倒入烧杯中，用细胞粉碎机超声30min；
S2、称取0.1454gNi(NO3)2·6H2O、0.0958gAl(NO3)3·9H2O、0.1052g尿素倒入盛有超声好的碳量子点溶液的烧杯中；
S3、磁力搅拌20min；
S4、将搅拌好的溶液倒入100ml的洁净的烧瓶中，插上玻璃塞，放入大烧杯中，在鼓风干燥箱中95℃加热24小时；
S5、反应结束后抽滤先水洗再酒精洗，放入真空干燥箱中80℃干燥12小时。
一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的应用：
室温条件下，将一片泡沫镍放入烧杯，泡沫镍尺寸为1*4cm2，依次用丙酮、0.5M的盐酸、蒸馏水、无水乙醇超声20分钟后，烘干后称量备用；
将镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料、超导碳黑和聚偏氟乙烯置于研钵中反复研磨0.5h，镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料、超导碳黑和聚偏氟乙烯按重量百分比计分别为80％、10％、10％，滴加2滴N-甲基吡咯烷酮溶液再次研磨后将浆料均匀的涂抹在清洗烘干后的泡沫镍上；
真空60℃干燥6h，得到正极工作电极并称量之后，用6M KOH作为电解液，铂电极作为对电极，饱和甘汞电极做为参比电极进行三电极的电化学测试。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、量取50重量份配置好的碳量子点溶液倒入烧杯中，用细胞粉碎机超声；
S2、称取0.1454重量份Ni(NO3)2·6H2O、0.0958重量份Al(NO3)3·9H2O、0.1052重量份尿素倒入盛有超声好的碳量子点溶液的烧杯中；
S3、磁力搅拌；
S4、将搅拌好的溶液倒入100重量份的洁净的烧瓶中，插上玻璃塞，放入大烧杯中，在鼓风干燥箱中加热；
S5、反应结束后抽滤先水洗再酒精洗，放入真空干燥箱中干燥。
2.根据权利要求1所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中细胞粉碎机超声时间为30min。
3.根据权利要求1所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中磁力搅拌时间为20min。
4.根据权利要求1所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中在鼓风干燥箱中95℃加热24小时。
5.根据权利要求1所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S5中真空干燥箱中80℃干燥12小时。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料的制备方法制备的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的应用。
7.根据权利要求6所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的测试方法，其特征在于：
步骤一、室温条件下，将一片的泡沫镍放入烧杯，依次用丙酮、0.5M的盐酸、蒸馏水、无水乙醇超声处理20分钟后，烘干后称量备用；
步骤二、将层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料、超导碳黑和聚偏氟乙烯置于研钵中反复研磨0.5h，滴加2滴N-甲基吡咯烷酮溶液再次研磨后将浆料均匀的涂抹在清洗烘干后的泡沫镍上；
步骤三、在60℃真空环境中干燥处理6h，得到正极工作电极并称量之后，用6M KOH作为电解液，铂电极作为对电极，饱和甘汞电极做为参比电极进行三电极的电化学测试。
8.根据权利要求7所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的应用，其特征在于：层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料、超导碳黑和聚偏氟乙烯按重量百分比计分别为80％、10％、10％。
9.根据权利要求7所述的层状结构镍铝双氢氧化物-碳量子点复合材料在超级电容器中的应用，其特征在于：所述泡沫镍的尺寸为：1*4cm2。
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- 2021-07-27 CN CN202110852445.2A patent/CN113555232A/zh active Pending
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