[发明专利]一种NiCo2

说明书

本发明为一种NiCo₂S₄/碳气凝胶复合电极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：将二价Ni盐化合物和二价Co盐的化合物加入到溶剂中，得到混合溶液，以20～50r/min搅拌速度搅拌0.5～3h后，加入硫脲，得到前驱液；将前驱液和块状西瓜皮放入反应釜中，于160～200℃水热反应6～18h，将其产物进行冷冻干燥、350～450℃的温度下，保温煅烧1～3h，再冷却至室温，最后得到的产物即为NiCo₂S₄/碳气凝胶复合材料。本发明制备得到的NiCo₂S₄/碳气凝胶复合材料操作简单无污染，得到的复合材料电化学性能较为优异。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，具体涉及一种NiCo₂S₄/碳气凝胶复合电极材料的制备方法。

背景技术

近年来，由于化石燃料的不断减少以及其对环境污染所造成的严重影响，开发绿色、可再生能源以及有前景的储能装置也越来越受到人们的重视。超级电容器，由于其高功率密度，快速充放电及优异的循环稳定性备受关注。而电极材料是影响超级电容器电化学性能的关键因素。以RuO₂为代表的贵金属氧化物虽有较高的比容量，但因其昂贵的价格和毒性而限制了广泛应用。因此，价廉的过渡金属化合物便成为超级电容器电极材料首选。而一元金属化合物如Co₃O₄、NiO、MnO₂等因为其自身较低的导电性，无法达到超级电容器理论容量，同时，研究表明金属硫化物导电性好，电负性和带隙较低，电化学性能优于相应的氧化物。因此，由于二元金属硫化物比一元金属硫化物可提供更多的反应活性位点和比氧化物更高的导电性而被广泛应用于超级电容器电极材料，如NiCo₂S₄。NiCo₂S₄作为一种电极材料在碱性溶液中会发生氧化还原反应导致结构塌陷，最终导致循环稳定性变差。而碳气凝胶具有3维多孔结构及优异的力学性能和优良的导电性，但作为超级电容器电极材料时比容量较低，通常为200-300F/g。为了解决上述问题，可将NiCo₂S₄生长在碳气凝胶材料上，利用碳气凝胶材料良好的力学性能缓解NiCo₂S₄结构的塌陷，从而提高其电化学性能。

有研究表明，NiCo₂S₄作为一种新型的电极材料被广泛用于超级电容器正极材料。Fan等人利用水热法制备NiCo₂S₄/rGO电极材料；Liu等人利用水热法制备了NiCo₂S₄/碳纳米纤维复合电极材料；Peng等利用原位生长制备出了NiCo₂S₄/石墨烯复合材料等，而这些方法制备的该复合材料工艺较为复杂，或使用的原材料较为昂贵。

发明内容

本发明的目的是针对先前的研究，先制备出碳材料再制备复合材料的两步水热法存在的不足，提供一种NiCo₂S₄/碳气凝胶复合电极材料的制备方法。该方法利用废弃生物质西瓜皮为碳源，一步水热法，即可直接得到NiCo₂S₄/碳气凝胶复合材料。本发明制备得到的NiCo₂S₄/ 碳气凝胶复合材料操作简单无污染，得到的复合材料电化学性能较为优异。

本发明的技术方案为：

一种NiCo₂S₄/碳气凝胶复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：