[发明专利]一种氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种氧掺杂磷化钴镍‑还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，并进一步公开其制备超级电容器的电极材料的用途。本发明所述氧掺杂磷化钴镍‑还原氧化石墨烯复合材料，通过在中低温分解次亚磷酸钠，有效制备出了小粒径大比表面积的氧掺杂磷化钴镍电极材料，并通过对其进行改性处理有效调节其表面电位，从而实现了与氧化石墨烯建立紧密均匀的复合。制得所述氧掺杂磷化钴镍‑还原氧化石墨烯复合材料，其表面孔隙更丰富，活性材料的粒径更小，电化学性能更优，作为超级电容器电极材料表现出了优越的比电容、充放电循环稳定性和倍率性能，可显著提高超级电容器的比电容和充放电循环稳定性。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，并进一步公开其制备超级电容器的电极材料的用途。

背景技术

随着全球人口的增长和经济的不断发展，人类社会对能源的需求越来越大。传统化石能源在使用过程中会导致严重的环境问题，限制了全球经济和社会的可持续发展，导致传统能源已经不能满足社会经济发展的需要。因此，开发高效、清洁的可再生能源和新能源转换存储设备的环保系统是当前面临的挑战和迫切需要解决的问题之一。

目前，太阳能电池、锂离子电池、燃料电池等各种新型的能量转换和存储系统在生产和实际生活中得到了广泛的应用。电池具有能量密度高的优势，可以提供更方便的电源，也有效的缓解了能源危机。但是，当大脉冲电流放电或快速充电时，也容易引起电池内热，存在循环寿命短及危险性高的缺陷。超级电容器即是一种介于传统电容器和二次电池之间的新型绿色环保储能装置。超级电容器具有传统电容器和化学电源的优点，可以广泛应用于小型电源、通信设备、电动工具、航空航天等多个领域。而对于超级电容器的性能而言，电极材料则具有着重要的影响。

在诸多已知电极材料中，镍钴基过渡金属磷化物是近年来被认为具有储能潜力的一类电极材料。但是，受制于他们的导电性差和颗粒尺寸大等缺点，影响了其在电化学反应中的利用率，依然无法完全发挥其储能潜力。此外，一些具有特殊结构的新型碳基材料(碳纳米管、石墨烯等)虽然可以作为增强材料与超级电容器电极活性材料进行复合使用，在增强导电性的同时，有助于提升样品的倍率性能。然而，对磷化钴镍材料而言，由于其在溶剂中的表面电位与氧化石墨烯相同，仅采用简单的机械混合复合的方式会导致氧化石墨烯和磷化钴镍的分层，导致材料电化学性能较差，严重影响其作为电极材料的性能。

因此，开发一种结构稳定、导电率高且电化学性能优良的磷化钴镍电极材料，对于超级电容器的开发和应用具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构稳定、导电率高且电化学性能优良的氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料，所述复合材料作为超级电容器电极材料表现出了优越的比电容、充放电循环稳定性和倍率性能；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，该方法简单易行且成本低廉；

本发明所要解决的第三个技术问题在于提供上述氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料用于制备超级电容器的电极材料的用途。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取钴盐和镍盐为原料分散在去离子水中，并进行烘干处理；在烘干至液体仍具有流动性时，将其进行退火处理，并自然冷却，收集得到镍钴氧化物；

(2)取所述镍钴氧化物与次亚磷酸盐，在保护气体存在下进行磷化反应，随后将所得产物洗涤并离心后，进行真空干燥处理，得到氧掺杂磷化钴镍材料；

(3)将所述氧掺杂磷化钴镍材料置于有机改性溶剂中进行改性处理，所得反应产物经离心并洗涤后，经真空干燥处理，得到改性氧掺杂磷化钴镍材料；