[发明专利]一种NiMoO4/还原氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维有序大孔碳包覆的NiMoO₄/还原氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法。本发明引入交联剂PVA，首先通过冰模板法将(NH₃)₄(NiMo₆O₂₄H₆)/GO二维片层构筑成三维有序大孔结构，然后在惰性气体下热处理，使得包裹(NH₃)₄(NiMo₆O₂₄H₆)/GO的PVA转换成碳壳，同时，(NH₃)₄(NiMo₆O₂₄H₆)转化为NiMoO₄，GO被还原成还原氧化石墨烯，进而得目标纳米复合材料。本发明制备方法简单，得到的材料具有比较大的比表面积，用作超级电容器的电极材料时，表现出优异的电化学性能，是理想的储能材料之一。

技术领域

本发明涉及一种三维有序大孔碳包覆的NiMoO₄/还原氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

随着全球经济的快速发展，人类不可避免的陷入了化石能源日渐枯竭和环境污染日益严重的窘境。面对如今严重的环境和能源问题，新型清洁能源的开发显得尤为迫切。如何寻求和开发无污染、循环新能源己经成为如今社会可持续发展必然面对的问题之一。在诸多能量形式(如化石能源、风能、太阳能、电能和核能等)中，电能作为一种清洁能源在日常生活中应用最为广泛且使用较为方便，但其储能问题一直是制约其发展的瓶颈。因此可以循环使用的能量储存和转换装置成为关注热点，如：燃料电池、超级电容器和锂电池等。以市场上常见电池体系为例，以碱锰、银锌、锂电等为代表的一次电池，铅酸、镍镉、镍氢、锂离子、聚合物锂电池等二次电池已经广泛应用于汽车、电子、通讯、航空航天、军事、医疗、邮政、食品和加工等领域。这些传统的电池虽然能量密度相对较大，能够满足大部分场合的应用需求，但存在充电时间长，功率密度相对较低等缺陷，在一些高能脉冲应用场合中，不能满足体系需要的最大峰值功率。与此相对的，以快速充放、高功率著称的传统的静电电容器，如铝电解电容、钽电解电容等，虽然在电力系统、计算机、电子电路等领域还有一定的应用市场，但由于其储能密度太低，也不能满足要求，目前正处于应用深度和广度的缩小过程中。因此，随着经济不断发展，人们生活水平的提高，环保意识的加强，新应用领域的开辟，具有高能量密度、高功率密度、长寿命的新型绿色储能元器件亟待开发生产和应用。

超级电容器作为一种电能形式的储能器件，具有功率密度高、循环寿命长和安全环保等特点，成为全世界关注的焦点。超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的储能元件，可广泛应用于国防工业、移动通讯和电动汽车等领域。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维有序大孔碳包覆的NiMoO₄/还原氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法；本发明采用通过冰～分离～诱导自装，即冰模板的方法，并在惰性氛围(氮气、氩气等)下炭化，得到蜂窝状的纳米复合材料，该复合材料比表面积大，用于超级电容器方面展现了优异的电化学性能。

本发明引入交联剂PVA，通过冰模板法将(NH₃)₄(NiMo₆O₂₄H₆)/GO二维片层构筑成三维有序大孔结构，然后在惰性气体下热处理，使得包裹(NH₃)₄(NiMo₆O₂₄H₆)/GO的PVA转换成碳壳，同时，(NH₃)₄(NiMo₆O₂₄H₆)转化为NiMoO₄，GO被还原成还原氧化石墨烯，进而得到三维有序的大孔碳包覆的NiMoO₄/还原氧化石墨烯纳米复合材料。本发明的技术方案具体介绍如下。