[发明专利]一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括以下步骤：(1)将非晶条带ZrTiNiCuAl用聚四氟乙烯生料带包裹后，浸入NaF溶液中，在20～90℃下脱合金处理30～150min，清洗，干燥，得到纳米多孔镍合金；(2)在三电极体系下，以纳米多孔镍合金作为工作电极，对电极为Pt电极，参比电极为饱和氯化钾甘汞电极，沉积溶液为体积比为1：1的Na₂SO₄溶液和Mn(CH₃COO)₂溶液的混合液，在一定电压下将MnO₂沉积并负载在纳米多孔镍合金上，清洗，干燥，得到纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料。所得电极材料孔隙率高，稳定性好，且可重复性使用。

技术领域

本发明属于电容器电极材料领域，具体涉及一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料及其制备方法与应用。

背景技术

纳米多孔金属是一类内部具有纳米级三维连通孔洞结构的新型功能材料，兼具纳米材料的功能特性和泡沫材料的高比表面积特征。因此，纳米多孔金属在催化、传感、驱动、表面拉曼散射增强、电解、超电容器、高温模板/支架、和耐辐射等领域展现出广阔的应用前景。脱合金法是制备纳米多孔金属的有效方法，该方法从合金中选择性地脱去一种或多种相对活泼的金属元素，剩余元素组成纳米多孔材料。脱合金通过简单有效的过程便可得到高性能的纳米多孔金属，因此被广泛研究与应用。

超级电容器因其具有高功率密度、长寿命和超快速充电/放电速率，受到了广泛关注。但是，受表面离子电荷存储机制的限制，双层电容器总是出现无法实现高比电容的问题。而赝电容器因其电性能依靠表面和近表面氧化还原反应实现，避开了上述问题，比电容得到了显著改善，因此受到了广泛关注。赝电容器电极材料主要包括金属氧化物，氢氧化物，硫化物，磷化物，氮化物等。MnO₂因其固有的赝电容性能和优越的理论比电容值成为了贵金属氧化物的优秀替代品，为赝电容器的深入研究和理解提供了一个完美的平台。并且MnO₂的复合材料已被广泛得研究用于新型超级电容器，技术较为成熟，然而，MnO₂的导电性(10^-5-10^-6S·cm^-1)相对较差，这大大限制了其电化学性能的发挥，MnO₂的实际电容值明显低于理论值(1380F·g^-1)，这个问题大幅阻碍了它的实际应用。

因此，系统地探究脱合金法过程中脱合金条件对纳米多孔镍结构的影响，得到适用于不同条件适应尺寸的纳米多孔镍，并以此为基础制备赝电容器，改善MnO₂的导电性，已经成为了当今的研究趋势。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料的制备方法。该方法通过在NaF溶液中脱合金，将非晶条带中的Zr、Ti、Al元素脱出，操作简单，可制备的尺寸范围广泛。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料。

本发明的再一目的在于提供上述一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料在超级电容器中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种纳米多孔镍合金/二氧化锰电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将非晶条带ZrTiNiCuAl用聚四氟乙烯生料带包裹后，浸入NaF溶液中，在20～90℃下脱合金处理30～150min，清洗，干燥，得到纳米多孔镍合金；