[发明专利]一种作为超级电容器的形貌可控的锌钴双氢氧化物电极材料及其制备方法

说明书

一种作为超级电容器的形貌可控的锌钴双氢氧化物电极材料及其制备方法，属于储能材料技术领域，可解决双氢氧化物在进行充放电过程中容易聚集，不利于其实际应用的问题，所述的锌钴双氢氧化物的化学通式为Zn_xCo_y‑LDH，将一定量的Zn(NO₃)₂•6H₂O、Co(NO₃)₂•6H₂O、NH₄F和尿素溶解于去离子水中，充分搅拌均匀后倒入反应釜，将清洗干净的基底浸没到反应釜中后于120℃反应6小时，得到锌钴双氢氧化物。本发明的制备方法简单，易于控制，成本低廉，所制备的电极材料具有较高的比电容，良好的倍率性能和循环稳定性，在制成器件时，显示出了高的功率密度和能量密度，可作为优良的超级电容器电极材料。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种作为超级电容器的形貌可控的锌钴双氢氧化物电极材料及其制备方法。

背景技术

能源和环境问题，是目前人类社会面临的两大突出问题，不断恶化的环境和化石燃料的过度开采促使科学家们开发能源转换装置，以高效地利用新的、清洁的、可再生的和可持续的能源资源。超级电容器（又称电化学电容器）作为一种新型储能装置，由于其功率密度高，充放电速率快，对环境无污染及良好的循环稳定性等许多优点，在新能源系统中占有重要地位。超级电容器的性能主要取决于电极材料。目前研究的超级电容器电极材料主要包括：双电层碳基材料和赝电容材料（过渡金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物）。与炭基材料相比，过渡金属氧化物具有较高的比电容以及能量密度，但其较低的导电性极大的限制了过渡金属氧化物/氢氧化物的应用。

层状双氢氧化物由于其较高的还原氧化活性、成分可控制等性能，在超级电容器领域得到了很大的关注。而以钴元素为主导元素的层状双氢氧化物（如CoAl-LDH,CoZn-LDH,CoMn-LDH,NiCo-LDH）更是被广泛的研究。此外，锌由于其价格低廉且具有良好的稳定性。吸引了众多学者着眼于对锌钴双氢氧化物的研究。但由于双氢氧化物在进行充放电过程中容易聚集，从而不利于其实际应用。

发明内容

本发明针对双氢氧化物在进行充放电过程中容易聚集，不利于其实际应用的问题，提供一种超级电容器用形貌可控的锌钴双氢氧化物电极材料及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种作为超级电容器的形貌可控的锌钴双氢氧化物电极材料，其化学通式为Zn_xCo_y-LDH，x和y分别表示Zn和Co的原子摩尔数，Zn和Co的原子摩尔比为1:4~4:1。

一种作为超级电容器的形貌可控的锌钴双氢氧化物电极材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将总摩尔量为1.6mmol的六水硝酸锌（Zn(NO₃)₂•6H₂O）和六水硝酸钴（Co(NO₃)₂•6H₂O），4mmol的氟化铵（NH₄F）以及16mmol的尿素（CO(NH₂)₂）溶解于70mL 的去离子水中，25℃条件下搅拌30分钟直至形成均匀的粉色的前驱体溶液，其中Zn(NO₃)₂•6H₂O和Co(NO₃)2•6H₂O的摩尔比为1:4至4:1；

第二步，将前驱体溶液倒入容量为100ml的水热反应釜中，并将清洗干净的尺寸为1cm×2cm的集流体浸没在前驱体溶液中；