[发明专利]一种NiCo2S4/XS（X=Ni、Co）复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，尤其是赝电容材料及制备方法和在超级电容器的应用。

背景技术

在1957年，由Becker提出了一种基于高比表面积多孔碳材料的电容器，这是超级电容器相关的第一个专利，被授予通用电气公司。然而直到20世纪90年代超级电容器的技术才开始在混合电动汽车领域出现，它由此引起了广泛的关注。超级电容器具有高功率密度、充放电速度快、循环寿命长、环境友好等优点，且在运输、铁路、绿色能源、电力、国防等领域具有巨大的应用、研究价值，从而引起了国内外许多政府机构和企事业单位投入大量时间和资金去开发、研究和改善超级电容器的技术。随着新型材料的不断开发，工艺技术的不断改进，产品质量及性能的不断稳定与提升，如今，超级电容器已经开始大规模产业化，如NEC、Maxwell、Panasonic、EPCOS、NESS等能源公司都积极地投入超级电容器方面的研究，开发新型产品，其在容量、功率、价格等方面都有各自的特色与优势。良好性能的超级电容器材料的合成以及超级电容器器件的优化设计等方面成为超级电容器领域乃至能量领域的研究热点。超级电容器的出现很好的弥补了传统电容器和电池之间的技术缺陷，它可以提供更高的功率密度。然而，低的功率密度和高昂的生产成本限制了其进一步的应用发展。

赝电容材料具有大的比表面积，可以在电极/溶液界面形成双电层来储存电荷；赝电容材料的电极表面或近表面可以发生化学吸附/脱附、氧化还原反应获得法拉第赝电容。传统的赝电容材料价格昂贵、来源稀缺且对环境污染较大，应用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的电化学性能的超级电容器的赝电容材料，可通过制备具有特殊结构复合纳米材料来提高比电容；通过将法拉第赝电容材料与双电层材料相互匹配组装成非对称电容器来提高工作电压，两种途径的结合从而实现性能的显著提高。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案实现：

一种NiCo₂S₄/XS(X＝Ni、Co)复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将泡沫镍清洗后浸没在混有Ni²⁺、Co²⁺、尿素的混合溶液中，置于反应釜中，在90-160℃下水热反应3-8小时，得到长有前驱体的泡沫镍，清洗并干燥；

第二步，将长有前驱体的泡沫镍浸没在浓度为0.05-0.15M的Na₂S溶液中，先在30-80℃下浸泡4-6小时，然后于90-160℃下水热反应3-8小时，清洗，干燥，即可得到NiCo₂S₄/XS复合纳米材料，所述X为Ni或者Co；其中，所述混合溶液的Ni²⁺、Co²⁺、尿素的摩尔比为4-10:3:10-20时得到NiCo₂S₄/NiS复合纳米材料，所述混合溶液中的Ni²⁺、Co²⁺、尿素的摩尔比为1:2.5-7.5:10-20时得到NiCo₂S₄/CoS复合纳米材料。

优选的，所述混合溶液是将可溶性镍盐、可溶性钴盐和尿素溶于水中得到，所述可溶性镍盐和可溶性钴盐分别是镍和钴的硝酸盐、氯化盐或醋酸盐。

优选的，制备所述NiCo₂S₄/NiS复合纳米材料时，所述混合溶液中Ni²⁺的浓度为0.03-0.06mol/L。

优选的，制备所述NiCo₂S₄/CoS复合纳米材料时，所述混合溶液中Ni²⁺的浓度为0.005-0.02mol/L。

优选的，制备所述NiCo₂S₄/CoS复合纳米材料时，所述混合溶液中的Ni²⁺、Co²⁺、尿素的摩尔比为1:4-7.5:10-20。

一种由上述制备方法得到的NiCo₂S₄/XS(X＝Ni、Co)复合纳米材料。

上述NiCo₂S₄/XS(X＝Ni、Co)复合纳米材料作为超级电容器电极材料的应用。