[发明专利]一种高比表面积NiMnO3电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高比表面积NiMnO₃电极材料及其制备方法和应用，属于电极材料领域。一种高比表面积NiMnO₃电极材料的制备方法，将高锰酸钾、硝酸镍、尿素和氟化铵溶于水形成混合溶液；将混合溶液置于微波水热反应釜中，120℃～200℃下反应2h～5h得粉末；将粉末在空气条件下进行热处理，既得。使用本发明的方法制备的NiMnO₃电极材料为花状纳米片，拥有较高的比表面积，含有较多的晶体缺陷，增加材料的有效活性位点，为材料发生氧化还原提供了更多的位点，从本质上改变提升了其电容特性。

技术领域

本发明涉及一种高比表面积NiMnO₃电极材料及其制备方法和应用，属于电极材料领域。

背景技术

随着气候的不断恶化、能源的大量使用，找寻一种高效的储能技术已经受到各国科研工作者的高度重视。超级电容器作为一种新型的储能设备，具有比传统电容器更高的能量密度，比电池更高的功率密度和循环寿命。电极材料作为超级电容器的主要器件之一，目前研究主要集中在三个方面：过渡族金属氧化物、碳材料和导电聚合物。过渡族金属氧化物属于赝电容电极材料，由于它储存能量通过材料表面发生氧化还原反应，所以相对于碳材料，过渡族金属氧化物拥有更高的比容；在不断充/放电过程中，过渡族金属氧化物形状不易发生变化，因此相对于导电聚合物拥有更好的循环寿命。目前研究最多的是过渡族金属氧化物电极材料。

然而NiMnO₃作为超级电容器材料之一，相关研究较少，提升材料的方法主要是提升材料的导电性和增加材料的比表面积。目前在这两方面研究主要是NiMnO₃与高导电性的材料复合，提升材料的电化学性能；另一方面就是研究NiMnO₃材料本身，通过调整材料形貌增加比表面积，有效活性位点增加，发生氧化还原反应增加，储存电荷能力增加，进而提升材料的性能。

发明内容

为了提高NiMnO₃材料的电化学性能，从本质上改善其电容特性，本发明设计了一种能够简单、快速的制备高比表面积的花状纳米片NiMnO₃电极材料的制备方法。本发明目的在于提供了一种操作简便，产率较高，制备超级电容器高比表面积的花状 NiMnO₃电极材料的制备方法。

一种高比表面积NiMnO₃电极材料的制备方法，将高锰酸钾、硝酸镍、尿素和氟化铵溶于水形成混合溶液；将混合溶液置于微波水热反应釜中，120℃～200℃下反应 2h～5h，反应完毕室温冷却，静置，离心清洗，干燥，得粉末；将粉末在空气条件下进行热处理，既得，所述热处理条件为：从室温以2℃/min～5℃/min的升温速度升温至 350℃～650℃，保温1h～2h后，随炉冷却至室温。

其中，所述混合溶液中尿素的浓度为0.4mol/L～1.0mol/L，氟化铵的浓度为0.1mol/L～0.8mol/L，高锰酸钾的浓度为2.0g/L～8.5g/L；高锰酸钾与硝酸镍的摩尔比为1:1～3:1。

上述技术方案中，优选所述混合溶液中高锰酸钾和硝酸镍按比为Ni/Mn＝1:1的原子比例配置。

上述技术方案中，将高锰酸钾、硝酸镍、尿素和氟化铵溶于水形成混合溶液；将混合溶液置于微波水热反应釜中，于微波水热反应器中120℃～200℃下反应2h～5h。

优选地，室温下，将高锰酸钾、硝酸镍、尿素和氟化铵溶于水后在转速为500～700转/分下持续搅拌30～60min，得到充分溶解的混合溶液。

优选地，按混合溶液于反应釜容量体积比为30:100，将混合溶液置于100ml微波反应釜中，于微波水热反应器中，120℃～200℃条件下微波加热1h～5h，反应器内冷却至室温，取出。

优选地，分别使用去离子水和乙醇溶液在转速为3500转/分，时间4min条件下，离心清洗3次；粉末在60℃条件下干燥12h，取出研磨至所需粒径。