[发明专利]一种棕腐酸层片基NiCo-LDH复合粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种棕腐酸层片基NiCo‑LDH复合粉体的制备方法，包括：一、采用先酸后碱法，从腐植酸钠中分离出棕腐酸钠；二、以棕腐酸钠为载体，钴离子为中心离子，2‑甲基咪唑为有机配体，采用静置法制得高复合度、配位键界面结合的棕腐酸层片基ZIF‑67；三、采用溶剂热法将棕腐酸层片基ZIF‑67水解，最终制得棕腐酸层片基NiCo‑LDH复合粉体。本发明原料易得，工艺简单，产率高。由该复合粉体制备的超级电容器电极材料，表现出良好的电容特性，如宽的工作电流密度范围，高的比电容、倍率特性和循环稳定性。

技术领域

本发明属于储能材料与合成化学的交叉技术领域，具体涉及一种棕腐酸层片基NiCo-LDH复合粉体的制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料(MOFs)是由过渡金属离子和有机配体通过配位键自组装形成的多孔网状骨架结构化合物。由于其具有高比表面积、孔径可调和结构稳定的特点，在吸附、催化和储能等领域都有着广泛的应用。钴沸石咪唑骨架(ZIF-67)是一种合成简单，具有菱形十二面体结构特征的MOFs晶体材料，已被证实是制备层状双金属氢氧化物(LDH)的优异模板。由于其自身可以提供钴源和作为前驱体，故可以通过Ni²⁺水解产生质子对其进行蚀刻，以形成纳米笼状NiCo-LDH。该材料因其独特的笼状结构、高的理论比电容，常被用作超级电容器电极材料。但是，因氢键作用和纳米尺寸效应，它存在微粒易团聚的问题；因其结构致密、低电导而存在电解质离子扩散难的问题。腐植酸(HA)是一类天然有机芳香弱酸，与氧化石墨烯有相近的物理结构、化学结构、表面极性和活性，可视为是一种天然的氧化石墨烯。其芳环上含有丰富的羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等含氧官能团，可成为过渡金属离子的高活性配位位点。但是，不同来源的腐植酸，成分差异大，结构难调控。而从腐植酸中分离出的棕腐酸(UA)，成分与结构差异较小，也有类氧化石墨烯结构。将其与NiCo-LDH复合，可提高NiCo-LDH的分散性、柔韧性、导电性和电容特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种棕腐酸层片基NiCo-LDH复合粉体的制备方法。该方法先采用先酸后碱法，从腐植酸钠中分离出棕腐酸钠，再采用静置法在其表面原位生长ZIF-67，获得通过配位键连接的高复合度的棕腐酸层片基ZIF-67，接着用溶剂热法将其水解，最终获得棕腐酸层片基NiCo-LDH复合粉体。本发明原料易得，工艺简单，产率高。由该复合粉体制备的超级电容器电极材料，表现出良好的电容特性，具有宽的工作电流密度范围，高的比电容、倍率特性和循环稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种棕腐酸层片基NiCo-LDH复合粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将腐植酸钠分散于盐酸中，搅拌，静置，再搅拌，离心，得到沉淀A；所述盐酸的体积为腐植酸钠质量的3～4倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为mg；

步骤二、将步骤一得到的沉淀A分散于氢氟酸中，搅拌，静置，搅拌，离心，得到沉淀B；所述氢氟酸的体积为腐植酸钠质量的3～4倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为mg；

步骤三、将步骤二得到的沉淀B分散于盐酸中，搅拌，静置，搅拌，离心，水洗至中性，得到沉淀C；所述盐酸的体积为腐植酸钠质量的3～4倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为mg；

步骤四、将步骤三得到的沉淀C分散于氢氧化钠溶液中，搅拌后离心，得到棕褐色棕腐酸钠上层液；所述氢氧化钠的体积为腐植酸钠质量的10～20倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为mg；

步骤五、将步骤四中的棕腐酸钠上层液溶于无水甲醇溶液中，超声20min～30min，接着加入六水合硝酸钴，超声20min～30min，得到悬浮液；所述六水合硝酸钴的质量为棕腐酸钠上层液体积的5.8～7.3倍，其中质量的单位为mg，体积的单位为μL；