[发明专利]碳纳米管-四硫化二钴合镍复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管‑四硫化二钴合镍复合材料及其制备方法和应用，包括以下步骤：(1)将碳纳米管、氨水、正硅酸乙酯、表面活性剂超声分散于乙醇和水的混合溶液中，搅拌反应，抽滤干燥所得粉体；(2)将上一步的粉体与硝酸镍、硝酸钴和碱性环境的促进剂分散于去离子水中，并进行水热反应，随后将冷却好的产物抽滤洗净烘干；(3)将上一步得到的粉体分散在硫化钠水溶液中，进行水热反应，最终得到碳纳米管‑四硫化二钴合镍复合材料。本发明的有益效果是：改善了材料的容量和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，特别是涉及一种碳纳米管-四硫化二钴合镍复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

四硫化二钴合镍具有高超级电容器赝电容容量、元素来源丰富、导电性相对于硫化镍、硫化钴高等特点，是一类很有潜力的超级电容器材料。但是其导电性仍不能满足超级电容器高电流密度的使用要求，在高功率下容量损失较大，倍率性能欠佳。碳纳米管结晶性良好，具有优异的力学、电学性能和高的比表面积，能为其他材料提供理想的导电网络。通过将活性材料与碳纳米管复合，形成碳纳米管网络来为活性物质提供电子通道，可以有效改善四硫化二钴合镍的导电性，有利于其与电解液之间的快速离子吸脱附、传输，从而显著提高材料的高倍率电流密度下的性能。此外，碳纳米管具有高比表面积，将其与四硫化二钴合镍进行包覆式复合可以显著提高其比表面积，提供更多的反应活性位点，从而提高材料的容量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种碳纳米管-四硫化二钴合镍复合材料及其制备方法和应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种碳纳米管-四硫化二钴合镍复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取碳纳米管-氧化硅复合材料，加入去离子水，超声分散，其中所述碳纳米管-氧化硅复合材料的浓度为0.5～1g L^-1，随后加入碱性环境促进剂和Ni(NO₃)₂和Co(NO₃)₂，搅拌均匀后，于90℃-120℃条件下水热反应10-15h，自然冷却后抽滤、清洗所得产物，于40-80℃条件下干燥10-15h，得到碳纳米管-硅酸钴镍复合材料；

步骤2，取步骤1制备得到的碳纳米管-硅酸钴镍复合材料，加入乙醇和去离子水的混合溶剂中，其中碳纳米管-硅酸钴镍复合材料的浓度为0.1g L^-1～0.4g L^-1，其中乙醇和去离子水的体积比为1：(2-4)，然后加入硫化钠，其中硫化钠与所述碳纳米管-硅酸钴镍复合材料的质量比为(4-8)：1，分散均匀后，于100-200℃条件下水热反应10-15h，最后将所得产物离心洗净，冷冻干燥得到碳纳米管-四硫化二钴合镍复合材料。

优选的，所述步骤1中所述碱性环境促进剂与所述碳纳米管-氧化硅复合材料的质量比为(1～2)：(0.02-0.04)，所述Ni(NO₃)₂与所述碳纳米管-氧化硅复合材料的质量比为1：(1.6-2.0)，Co(NO₃)₂与所述碳纳米管-氧化硅复合材料的质量比为1：(0.8-1.0)。

优选的，所述步骤1中的碳纳米管-氧化硅复合材料的制备方法如下：将表面活性剂溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，其中表面活性剂的浓度为1～2gL^-1,其中去离子水与乙醇的体积比为1：(3-5)，然后加入氨水和羟基化碳纳米管粉体，其中：氨水的加入量为所述混合溶液体积的0.5％～2％，碳纳米管在所述混合溶液中的浓度为0.5～0.8g L^-1，分散均匀后，滴加正硅酸乙酯(TEOS)，其中TEOS的加入量为所述混合溶液体积的0.5％～2％，搅拌反应5～10h后，将产物抽滤洗净，40-80℃条件下干燥10-15h，得到碳纳米管-氧化硅复合材料。