[发明专利]一种α相氢氧化镍超薄纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种α相氢氧化镍超薄纳米片及其制备方法，该纳米片厚度为2‑8纳米，尺寸为200~300 nm，制备过程为：将可溶性镍盐和尿素分别溶于乙醇中制成乙醇溶液，将上述两种溶液混合充分搅拌均匀后进行溶剂热反应，得到α相的氢氧化镍纳米片。本发明通过一步溶剂热法制备了超薄的α相氢氧化镍纳米片，制备过程简单，成本较低，制得的氢氧化镍为α相，可以作为超级电容器电极材料及电催化产氧的催化剂，在能源储存和转换及环境相关的领域具有广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种α相氢氧化镍超薄纳米片，尤其涉及一种α相氢氧化镍超薄纳米片及采用溶剂热法制备该α相氢氧化镍超薄纳米片的方法，属于无机纳米材料技术领域。

背景技术

随着经济的快速发展，社会经济对能源的需求不断增加。传统能源资源日益枯竭，并且其使用过程中会导致一系列的环境问题。因此，清洁可再生的新兴能源的研发迫在眉睫。电化学能量转化及存储是一种实现能量转化及存储高效而且实用的方式。超级电容器因其接近电池的能量密度、较高的安全性、环境友好等优点受到人们的广泛关注。过渡金属氢氧化物作为超级电容器电极材料逐渐成为研究热点，而氢氧化镍具有较高的比电容成为一类热门的电极材料，尤其是α相Ni(OH)₂，其理论比容量达到2082 F/g。

在近几年的研究中，主要采用化学或结构的改性的方法来提高氢氧化镍作为电极材料的相关性能。常见的氢氧化镍纳米片的制备往往得到的片层厚度较厚，并且为结构更为稳定的β相，这种结构的氢氧化镍纳米片作为超级电容器电极材料具有比电容较低并且电化学活性位点暴露不足的缺点，这不利于实现优良的电化学性能。

作为超级电容器电极材料，α相氢氧化镍比β相氢氧化镍具有更好的优势，例如具有较高的放电平台，高放电比容量和较长的寿命，但α相氢氧化镍在强碱环境下不能稳定存在，因此制备过程中存在较大的难度。目前，为了提高其稳定性，一般采用的是掺杂阳离子或阴离子的方式。目前，也有少量不进行掺杂制备α相氢氧化镍的报道，例如Achary等人以尿素作沉淀剂，以水为溶剂，采用均相沉淀法制备得到了非取代型α相氢氧化镍，所得产品为球形颗粒，并且结晶度很差。 Dixit等人以尿素作沉淀剂，将尿素水溶液与镍盐水溶液混合后加热，采用均相沉淀法制备得到了非取代型α相氢氧化镍，产物形貌为纤维状。而通过工艺简单，条件温和，环境污染少的方法制备超薄纳米片结构的α相氢氧化镍未见报道。

因此，采用一种简便易行的方法控制合成结构稳定的α相氢氧化镍对于提高其比表面积，暴露更多的电化学活性位点及改善电化学性能具有显著的意义，并且α相氢氧化镍也可以作为催化剂在其他领域内具有广泛的应用前景。

发明内容

针对目前非取代型α相氢氧化镍制备难度大、产物性能差的不足，本发明提供了一种α相氢氧化镍超薄纳米片，该纳米片厚度超薄仅为几纳米，稳定性强，产物形貌均一，尺寸分布均匀，该形貌便于暴露更多的电化学活性位点，更利于实现其优良的电化学性能。

本发明还提供了上述α相氢氧化镍超薄纳米片的制备方法，该方法简便可行，具有很好的可控性，所得产物形貌特殊、均一，尺寸分布均匀，厚度超薄，可以作为电极材料使用。

本发明具体技术方案如下：

一种α相氢氧化镍超薄纳米片，该纳米片物相为α相氢氧化镍，纳米片的平均厚度仅为2-8纳米，例如2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm。

进一步的，所述超薄的纳米片的透射电子显微镜图如图1所示，每一个超薄片都是弯曲的，有褶皱。所述α相氢氧化镍超薄纳米片的尺寸为200-300纳米。

本发明通过对制备方法的研究和改进，得到了本发明形貌特殊的α相氢氧化镍超薄纳米片，该超薄纳米片与球形颗粒状和纤维状形貌相比更便于暴露更多的电化学活性位点，在电化学性能上有更好的优势。本发明优选方法包括以下步骤：

（1）将可溶性镍盐的乙醇溶液和尿素的乙醇溶液混合，充分搅拌均匀，得前驱体溶液；