[发明专利]Mn掺杂Ni(OH)2纳米结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ni(OH)₂纳米的制备方法，具体涉及一种Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构及其制备方法。

背景技术

Ni(OH)₂纳米材料是一种新型的碱性镍系列电池的正极材料，具有优越的高倍率性能和电化学性能，当它作为电容器的阳极材料时具有较高能量的存储能力，而作为电容器的阴极材料时，又具有增强的比电容，其在超大容量电容器方面有着广阔的应用前景。掺杂改性是提高Ni(OH)₂电化学性能和高倍率性能的有效手段之一。目前，对Ni(OH)₂进行掺杂改性的方法主要有：化学共沉淀法、溶剂热法、以及电化学沉积法，其中化学共沉淀法在Ni(OH)₂掺杂改性中起主导作用。一般来讲，化学共沉淀法需要精确滴加离子溶液于缓冲液中，调节其pH值，并加入分散剂进行分散，共沉淀的过程很容易把其他杂质离子吸附或包括其中，很难除去，影响Ni(OH)₂性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构及其制备方法。本发明Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的成功制备为纳米材料的掺杂提供了新的途径，同时，也是液相激光烧蚀技术新的应用拓展。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构，其特征在于：所述的Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构包括纳米片晶格结构、纳米薄片和纳米薄片组装球体三种结构。

Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

把锰单质靶材浸没在NiCl₂溶液中，使得锰单质靶材表面至液面的高度为1-2mm，采用Nd:YAG脉冲激光，波长为1064nm，能量为95-105mJ，烧蚀锰单质靶材4-6分钟，得到Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构。

所述的Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的制备方法，其特征在于：所述的Nd:YAG脉冲激光波长为1064nm，能量为100mJ。

所述的Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的制备方法，其特征在于：在烧蚀的过程中靶材连同底部支座不停的旋转。

所述的Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的制备方法，其特征在于：可以通过调制NiCl₂溶液的浓度和Nd:YAG脉冲激光能量进行调控产物的形貌和掺杂比例。

所述的Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的制备方法，其特征在于：所述的锰单质靶材表面至液面的高度优选为1.2mm。

在常温常压下本发明聚集的高能量激光照射到液相中的金属锰靶材表面时，在其表面产生高温、高压和高密度的等离子体羽，该等离子羽体包含金属锰的分子、原子、离子、团簇及电子，并在淬灭过程中快速膨胀，与束缚它的NiCl₂溶液发生复杂反应，在这个过程中产生的锰原子和离子就会进入所形成的Ni(OH)₂纳米片的晶格中，而由锰分子或团簇等基团所形成的超小Mn₃O₄纳米颗粒(＜3.2nm)也会进入α-Ni(OH)₂的插层中间，还有一部分更大的Mn₃O₄纳米颗粒在冷却过程中被所形成的Ni(OH)₂纳米片所包裹。

本发明的有益效果：

本发明Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构的成功制备为纳米材料的掺杂提供了新的途径，同时，也是液相激光烧蚀技术新的应用拓展。

附图说明

图1Mn掺杂Ni(OH)₂纳米结构合成示意图。

图2为本发明所制备样品的物相分析。

图3所合成样品的SEM图的形貌特征：a，b)NiCl₂浓度为0.01M；c，d)NiCl₂浓度为0.05M；e，f)NiCl₂浓度为0.1M。

图4NiCl₂浓度为0.01M样品的透射电镜照片(TEM)和相对应的SAED图。