[发明专利]一步溶剂热法合成的中空管状Ni(OH)2/rGO复合电极材料及其方法和应用

说明书

本发明涉及一步溶剂热法合成的中空管状Ni(OH)₂/rGO复合电极材料及其方法和应用，将氧化石墨烯超声分散至乙二醇中，得到氧化石墨烯母液；取氧化石墨烯母液水浴加热，加入镍盐以及辅助沉淀剂，持续搅拌至其全部溶解；加入聚乙二醇以及去离子水，继续搅拌形成暗绿色分散液；将所得分散液加入反应釜后进行反应，反应结束将产物离心洗涤、烘干，即得中空管状Ni(OH)₂/rGO复合材料；将乙炔黑、聚偏氟乙烯和中空管状Ni(OH)₂/rGO复合材料混合均匀，逐滴加入N‑甲基吡咯烷酮，接着将其涂在1cm×2cm泡沫镍的一端，烘干保压，即得复合电极材料。本发明所得到的复合材料可制备成电极后应用于超级电容器中，该复合材料表现出较高循环稳定性。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种一步溶剂热法合成的中空管状Ni(OH)₂/rGO复合电极材料及其方法和应用。

背景技术

作为一种p型宽带隙半导体材料，氢氧化镍被广泛用于催化剂、锂离子电池、燃料电池、电致变色膜、电化学超级电容器、气体传感器等领域。迄今为止，研究者已经尝试了许多方法来制备Ni(OH)₂纳米结构，例如纳米片，纳米带，纳米线，纳米管和中空纳米球。然而，前期研究很少能够通过简单的一步实验，精确地控制纳米片自组装形成弯曲的空心管或球体Ni(OH)₂。另外，有些需要模板的方法还存在合成过程复杂以及耗时的模板去除等问题。因此，开发简单易操作的制备形貌可控的Ni(OH)₂复杂三维结构的方法仍然是材料科学家的一大挑战。此外，单一氢氧化镍作为电极材料使用时，存在导电性差和稳定性差的缺点。因此，将石墨烯等具有高电子迁移率(＞15000 cm²/Vs)和低电阻率(约10^-8Ω/m)的材料与氢氧化镍复合成为近来年的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种一步溶剂热法合成的中空管状Ni(OH)₂/rGO复合电极材料及其方法和应用，制备方法有效避免了去除模板的步骤，利用纳米片自组装形成弯曲的中空管状Ni(OH)₂/rGO 复合材料，并将其应用于超级电容器的电极材料中，该复合材料表现出较高循环稳定性。

本发明所采用的技术方案为：

一步溶剂热法合成中空管状Ni(OH)₂/rGO复合电极材料的方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：中空管状Ni(OH)₂/rGO复合材料的制备：

将0.01-0.2g氧化石墨烯超声分散至100mL乙二醇中，得到氧化石墨烯母液；取10-20mL氧化石墨烯母液水浴加热，加入0.4-0.8g 镍盐以及辅助沉淀剂，辅助沉淀剂与镍盐的摩尔比大于2.5：1，持续搅拌至其全部溶解；加入0.2-0.5g聚乙二醇以及0.6-1.0ml去离子水，继续搅拌形成暗绿色分散液；将所得分散液加入反应釜后进行反应，反应结束将产物离心洗涤、烘干，即得中空管状Ni(OH)₂/rGO 复合材料；

步骤二：中空管状Ni(OH)₂/rGO复合电极材料的制备：

将乙炔黑、聚偏氟乙烯和中空管状Ni(OH)₂/rGO复合材料按1:1： 8的质量比混合均匀，逐滴加入N-甲基吡咯烷酮，共10-60滴，滴加时间5-10min，接着将其涂在1cm×2cm泡沫镍的一端，烘干保压，即得复合电极材料。

步骤一中，镍盐为六水合氯化镍。

步骤一中，辅助沉淀剂为三水合乙酸钠。

步骤一中，聚乙二醇为PEG-2000。