[发明专利]应用于超级电容器的PNT@NiCo-LDH复合材料及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202010532952.3 申请日: 2020-06-12
公开(公告)号: CN111933455A 公开(公告)日: 2020-11-13
发明(设计)人: 臧杨;张航;薛怀国 申请(专利权)人: 扬州大学
主分类号: H01G11/30 分类号: H01G11/30;H01G11/48;H01G11/86;C08G73/06;C08G83/00
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 邹伟红
地址: 225009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 应用于 超级 电容器 pnt nico ldh 复合材料 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种应用于超级电容器的PNT@NiCo‑LDH复合材料及其制备方法,其步骤为:采用模板法合成聚吡咯纳米管(PNT),再用化学沉积法在PNT表面原位生长ZIF‑67,得到PNT@ZIF‑67复合材料。再将PNT@ZIF‑67作为牺牲模板,以硝酸镍为刻蚀剂,在甲醇溶液中经过刻蚀、再生的过程得到三维网络化结构的PNT@NiCo‑LDH纳米笼复合材料。该材料中一维导电的PNT将NiCo‑LDH纳米笼颗粒串联起来,不仅降低了NiCo‑LDH纳米笼颗粒的自聚集效应,增加了更多的活性位点,也使其结构更加稳定,有助于提高材料在超级电容器应用中的比电容和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种应用于超级电容器的PNT@NiCo-LDH复合材料及其制备方法,属于能源材料领域。

背景技术

超级电容器以其高效、环保和成本相对低廉的优势成为了具有广阔应用前景的储能 装置,并受到越来越多的关注。对于超级电容器而言,电极材料是决定其比电容大小的重要因素之一。过渡金属镍、钴氢氧化物有着很高的理论比电容(2000-3000F g-1),是 理想的超级电容器电极材料。ZIF-67是钴金属基沸石咪唑金属有机骨架,其空间结构呈 现为菱形十二面体。以ZIF-67为牺牲模板,硝酸镍作为刻蚀剂,采用溶剂热法可以制 备出基本保持菱形十二面体结构的镍钴双金属氢氧化物(NiCo-LDH)纳米笼材料。但 是NiCo-LDH纳米笼之间的电子传递主要依赖它们之间的物理接触,因此存在较大的接 触电阻,不利于电子的传输,同时其自身的导电性也较差,因此电化学性能表现不佳。 为了改善NiCo-LDH纳米笼材料的导电性和接触电阻,研究者做了大量的探索。例如, 将碳纳米管(CNT)做为“桥梁”,连接分散的ZIF-67颗粒,再以此为前驱体制备出形成 “NiCo-LDH--CNT--NiCo-LDH”导电路径的复合材料。以上的结构设计方法都使得 NiCo-LDH的比电容性能有了明显的提高。

现有技术中常采用导电性良好的材料(如碳材料)作为“桥”结构的方法,需要对“桥” 材料做初步处理,来提高前驱体中的ZIF-67在碳纳米管上的生长结合力。这明显增加了操作步骤和合成难度。

发明内容

本发明目的是提供一种应用于超级电容器的PNT@NiCo-LDH复合材料及其制备方法。

实现本发明目的提供技术方案如下:

一种应用于超级电容器的PNT@NiCo-LDH复合材料的制备方法,按如下步骤进行:

(1)超声条件下,将甲基橙、三氯化铁和吡咯单体依次加入去离子水中,然后在 低温下避光搅拌反应一定时间,离心洗涤后取固相烘干得到聚吡咯纳米管(PNT);

(2)超声条件下,将PNT粉末均匀分散于甲醇溶液中,再加入硝酸钴,获得的混 合体系记为分散液A;另取一份甲醇溶液,加入2-甲基咪唑,充分溶解形成溶液B;将 溶液B与分散液A均匀混合,并在室温下静止反应一段时间后离心洗涤、干燥后得到 PNT@ZIF-67黑紫色粉末;

(3)将PNT@ZIF-67黑紫色粉末分散于甲醇溶液中,记为分散液C,再取硝酸镍 溶于另一份甲醇溶液中,记为溶液D;随后在搅拌条件下将溶液D逐滴加入分散液C 中,搅拌一段时间后转入聚四氟乙烯反应釜中在烘箱中反应一段时间,冷却至室温后经 离心洗涤干燥后得到PNT@NiCo-LDH复合材料。

进一步的,步骤(1)中,依次投入的方式为先溶解甲基橙,再加入三氯化铁形成 络合物,随后加入吡咯单体。

进一步的,步骤(1)中,甲基橙、三氯化铁和吡咯单体的物质的量浓度之比为1:10:10。

进一步的,步骤(1)中,搅拌时间为2h,低温下避光反应时间为12h,低温条件 为0℃。

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