[发明专利]一种g-C3N4@NiCo2O4核壳结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种g‑C₃N₄@NiCo₂O₄核壳结构的制备方法，包括如下步骤：(1)将泡沫镍在盐酸溶液中超声处理，清洗并真空干燥，分别称取六水合硝酸镍、六水合硝酸钴以及尿素溶解解于醇水的混合液中；(2)将处理过的泡沫镍和混合液同时转入反应釜中反应8，自然冷却，洗涤，干燥得到NiCo₂O₄前驱体；(3)配置BA乙醇溶液，将NiCo₂O₄前驱体浸泡其中，得到BA@NiCo₂O₄前驱体；(4)配置尿素溶液，并将BA@NiCo₂O₄前驱体在尿素溶液中浸泡，干燥，得到尿素@BA@NiCo₂O₄前驱体；(5)将尿素@BA@NiCo₂O₄前驱体煅烧得到g‑C₃N₄@NiCo₂O₄核壳结构。

技术领域

本发明属于无机功能材料技术领域，尤其涉及一种g-C₃N₄@NiCo₂O₄核壳结构的制备方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，传统的化石能源急剧消耗，能源问题成为了21 世纪难题之一。因此对人们开发更高效、清洁、可持续能源以及与能源转换与存储的新技术提出了迫切的需求。近年来随着各种能源技术、清洁可再生的新能源技术的兴起，如电动汽车、以及二次能源利用等方面，寻找合适的储能装置是其中至关重要的环节。电化学电容器是一种介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它因其高的功率密度，长的使用寿命，以及其填补了传统电容器 (有高功率密度)和电池(高的能量密度)之间空白的作用而越来越吸引人们的注意。与传统电容器相比，超级电容器具有较大的存储能力，其存储能力能达到传统电容器的20-200倍。而与电池相比，特别是与锂离子电池等相比，超级电容器具有更高的功率密度和循环稳定性。此外，超级电容器还具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。

泡沫镍是一种出现于上世纪80年代末的新型功能材料，主要将金属镍进行深加工制成的多孔发泡金属，以其高孔隙率、高比表面积和高导电性的多孔骨架结构，以及低电阻、低成本、耐腐蚀和易于放大的特性迅速成为研究热点。泡沫镍的三维骨架结构能够有效的减少电极材料在制备时的团聚现象，提高电极材料的电化学性能，而且泡沫镍的导电性能优异，是一种理想的导电载体。

g-C₃N₃是一种硬度高、密度低、化学稳定性高、耐磨性强、生物兼容性好且制备简单的二维层状结构材料，在能源利用、光催化、以及污染处理等方面有着巨大的发展潜力。目前g-C₃N₄主要应用于光催化领域，在超级电容器领域的相关报道较少，且g-C₃N₄易团聚，导致比电容较低，以及低的电桥载流子迁移率等不足，都限制了其在超级电容器领域的进一步发展。NiCo₂O₄材料中同时存在 Ni²⁺/Ni³⁺和Co²⁺/Co³⁺，这些离子赋予NiCo₂O₄材料优异的电化学活性，同时NiCo₂O₄具有理论比电容极高、制备工艺简单、分布广泛等优点，是一种理想的电极材料。但是，单相NiCo₂O₄的晶体结构会随着充放电而产生膨胀收缩，导致NiCo₂O₄的循环寿命不足。