[发明专利]一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料，其特征在于：包括碳材料粉末基底和负载在碳材料粉末基底上的掺杂锌和钴的氢氧化镍，所述碳材料粉末的质量百分比为1wt.％～99wt.％，所述镍、锌和钴的摩尔比为80-98：1-10：1-10。

2.根据权利要求1所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料，其特征在于：所述纳米碳材料粉末为粒径分布范围在1～500nm的乙炔黑粉末、碳黑粉末、石墨粉末或不定型碳粉末。

3.一种制备权利要求1或2所述掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将占复合材料质量百分比为1wt.％～99wt.％的碳材料粉末与溶剂加入到反应器中，超声波振动处理1～120分钟，得到充分润湿的碳材料；

（2）将镍盐、钴盐及锌盐加入到超纯水中，配制成Ni²⁺、Zn²⁺和Co²⁺的总摩尔浓度为0.1mol/ L～6 mol /L的混合反应溶液，所述Ni²⁺、Zn²⁺和Co²⁺的摩尔比为80-98：1-10：1-10；

（3）将步骤（2）中制备的混合反应溶液加入到步骤（1）制备的充分润湿的碳材料中，搅拌均匀，形成混合物；在5～90℃，超声波振动和机械搅拌的条件下，以喷雾的方式在混合物的上部匀速地加入浓度为0.1mol /L ～10mol/ L的强碱水溶液，使反应溶液的pH值在1～10小时的反应时间内达到9～14，停止超声波振动和机械搅拌，过滤，得固体沉积物；

（4）依次对步骤（3）制备的固体沉积物进行洗涤、干燥，即得掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料。

4.根据权利要求3所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的碳材料粉末为粒径分布范围在1～500nm的乙炔黑粉末、碳黑粉末、石墨粉末或不定型碳粉末。

5.根据权利要求3或4所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的溶剂为水或有机溶剂。

6.根据权利要求5所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或几种的混合。

7.根据权利要求3或4所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的钴盐为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴；锌盐为硫酸锌、硝酸锌或氯化锌；镍盐为硫酸镍、硝酸镍或氯化镍。

8.根据权利要求5所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的强碱水溶液为氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液中的一种或两种的混合溶液。

9.根据权利要求3或4所述一种掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的超声波振动的频率为20kHz～80kHz；机械搅拌的转速为50～1000rpm。

10.权利要求1或2所述的掺杂锌和钴的氢氧化镍/碳纳米复合材料在以碱性水溶液为电解质的二次电池正极材料中的应用。