[发明专利]硼掺杂α-Ni(OH)2及其制备方法、用途

说明书

技术领域

本发明属于电化学、储能及无机材料技术领域，涉及一种硼掺杂α-Ni(OH)₂及其制备方法、用途。

背景技术

近年来，空气污染的日益严重以及人们对于新能源的迫切需求促进了可再生清洁能源的储存和转换的研究热情（X. Li, G. Zhang, X. Bai, X. Sun, X. Wang, E. Wang, H. Dai, Highly conducting graphene sheets and Langmuir-Blodgett films, Nat Nanotechnol, 3 (2008) 538-542.）。电化学超级电容器，一种比较有前景的汽车应用和便携设备的能源，因其较蓄电池具有较高的功率密度和较长的循环寿命而被认为是能源储存的候选者。根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器（EDLC）和赝电容器(Pesudocapaeitor)。双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件，需要电极材料具有高的比表面，比如活性碳材料，而赝电容器在电极和电解质间总是存在法拉第氧化还原反应过程，如金属氢氧化物、导电聚合物等（J.H. Chang, M. Park, D. Ham, S.B. Ogale, R.S. Mane, S.H. Han, Liquid-phase synthesized mesoporous electrochemical supercapacitors of nickel hydroxide, Electrochim Acta, 53 (2008) 5016-5021.）。赝电容器电子的储存是源于活性材料的氧化还原反应，因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。氢氧化镍因其具有明确的氧化还原反应、多种合成方法、成本低且在自然界中含量丰富等特点而被公认为是一种比较有前景的赝电容电极材料，因此通过合成高比表面的多孔性纳米结构的氢氧化镍来提高其比电容的方法意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种生产成本低、制备方法简单、比电容量大的硼掺杂α-Ni(OH)₂及其制备方法、用途。

本发明的技术方案：

硼掺杂α-Ni(OH)₂，其结构为：由纳米片相互交叠组装而成的花状多孔球。

进一步，纳米片的片长为50nm、片宽为50nm、片厚为5nm，花状多孔球的直径为300nm。

制备方法：将镍源和P123混合并溶解在水中，分两次加入硼源，第一次加入后室温下搅拌至少2h，然后第二次加入，搅拌至少200min，过滤，干燥，得到硼掺杂的α-Ni(OH)₂材料。

所述镍源可以为硫酸镍、醋酸镍、氯化镍或硝酸镍；所述硼源可以为硼氢化钠、氧化硼或硼酸钠。

硼源优选以其水溶液形式加入。

硼掺杂α-Ni(OH)₂的用途：用作电极材，更优选用作镍氢电池、镉镍电池或超级电容器的电极材料。

硼掺杂α-Ni(OH)₂是基于表面活性剂自组装及与两种前驱体相互作用形成的。在反应过程中，随着体系PH值的增加，镍便会以硼掺杂的α相的Ni(OH)₂析出，其中分两次加入硼源并且要长时间搅拌的目的是使硼氢化钠有足够的时间水解并游离出OH^-，保持OH^-具有一定的浓度和足够长的持续时间，以便更好地与镍接触反应。

本发明的优点是制备方法简单，制备的硼掺杂α-Ni(OH)₂比表面高，可达400 m²/g；在充放电电流为3A/g时，比电容高达~2296 F/g，甚至经过2000次循环后，当电流密度为28.6 A/g，比电容也没有明显的衰减，在电化学应用领域有较好的应用前景。

附图说明

图1为该材料的XRD图。 

图2为该材料的XPS分析图。

图3为该材料的扫描电子显微镜（A，B）和透射电子显微镜（C，D）图。