[发明专利]具有中空纳米笼结构的Ni-Co-Mn层状双氢氧化物的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有中空纳米笼结构的Ni‑Co‑Mn层状双氢氧化物的制备方法。该方法将锰盐、钴盐、咪唑类有机配体混合于第一溶剂中，通过金属离子与有机配体的配位，形成双金属锰钴的沸石咪唑酯骨架材料Co‑Mn‑ZIF；然后，将Co‑Mn‑ZIF与镍盐混合于第二溶剂中回流反应得到具有中空纳米笼结构的Ni‑Co‑Mn层状双氢氧化物。该方法简单易行，成本低，制得的中空纳米笼结构材料具有良好的电化学性能以及稳定性能，作为电极材料而应用于超级电容器中，表现出良好的法拉第赝电容性能。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种具有中空纳米笼结构的Ni-Co-Mn层状双氢氧化物的制备方法。

背景技术

随着不可再生能源的快速消耗，日益引发的环境问题需亟待解决，因此开发廉价、环保、高效的储能装置对于解决这些问题至关重要。近些年来，超级电容器作为一种新型绿色储能装置，其技术研究引起了广泛的关注。由于具有充放电速度快，循环寿命长，并且无污染，经济环保等优异特性，超级电容器具有广泛的应用领域，在国防、电力、交通运输、消费型电子产品、新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。与风能、电能相比，超级电容器在应用时能够提供持续性的能源，还能起到环境保护的作用，因此，超级电容器和电极材料是未来研究的重点。

具有三维(3D)中空纳米结构的层状双氢氧化物(LDH)具有大表面积和大量的活性位点，对于能量相关应用是非常理想的，当用于电极材料时能够促进电荷转移并减少聚集，电化学性能显著，因此在超级电容器中具有良好的应用前景。

发明内容

本发明提供一种具有中空纳米笼结构的Ni-Co-Mn层状双氢氧化物的制备方法，利用该方法能够得到三元Ni-Co-Mn LDH纳米片组装形成的中空纳米笼结构。

本发明的技术方案为：一种具有中空纳米笼结构的Ni-Co-Mn层状双氢氧化物的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)将锰盐、钴盐、咪唑类有机配体混合于第一溶剂中，通过金属离子与有机配体的配位，形成双金属锰钴的沸石咪唑酯框架材料(ZIF)，简称Co-Mn-ZIF；

(2)将Co-Mn-ZIF与镍盐混合于第二溶剂中，回流反应得到具有中空纳米笼结构的Ni-Co-Mn层状双氢氧化物。

所述的步骤(1)中，锰盐、钴盐、咪唑类有机配体可溶于所述第一溶剂，第一溶剂种类不限，包括水与有机溶剂，有机溶剂包括但不限于乙醇、甲醇、DMF等中的一种或多种。

所述的步骤(1)中，钴盐不限，包括醋酸钴、硝酸钴、硫酸钴、碳酸钴等中的一种或多种。

所述的步骤(1)中，锰盐不限，包括醋酸锰、硝酸锰、硫酸锰、碳酸锰等中的一种或多种。

所述的步骤(1)中，咪唑类有机配体是咪唑类衍生物，包括但不限于2-甲基咪唑、苯并咪唑、2-硝基咪唑、对苯二甲酸等中的一种或多种。

所述的步骤(1)中，原料混合于第一溶剂后，锰盐的摩尔浓度优选为0.1mol/L～0.3mol/L，钴盐的摩尔浓度优选为0.2mol/L～0.5mol/L，咪唑类有机配体的摩尔浓度优选为2mol/L～4mol/L。

所述的步骤(2)中，Co-Mn-ZIF与镍盐可溶于所述第二溶剂，第二溶剂种类不限，包括水与有机溶剂，有机溶剂包括但不限于乙醇、甲醇、DMF等中的一种或多种。

所述的步骤(2)中，Co-Mn-ZIF与镍盐溶于第二溶剂后，Co-Mn-ZIF的质量浓度优选为3g/L～6g/L。

所述的步骤(2)中，镍盐包括但不限于醋酸镍、硝酸镍、硫酸镍、碳酸镍等中的一种或多种。

所述的步骤(2)中，Co-Mn-ZIF与镍盐溶于第二溶剂后，镍盐的质量浓度优选为0.05g/L～0.15g/L。