[发明专利]一种镍基金属有机框架衍生的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种镍基金属有机框架衍生的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，采用该方法制备的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料具有纳米颗粒结构，比表面积较大，能够有效地提高离子的传输速率，提高其比电容，解决含镍电极导电率差，循环性能差等现象。

技术领域

本发明涉及一种镍基金属有机框架衍生的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，因此用途广泛。过渡金属氧化物优异的电化学性能使其成为高性能赝电容电极材料的理想选择。其中，氧化镍基材料优异的电化学稳定性和较高的理论比电容，加之其低毒、低成本和丰富的资源等优点被视为非常具有前景的电极材料。然而由于导电性较差，使其在电化学能量储存材料方面的应用受到了限制。过度金属硒化物作为一类电极材料，具有高的理论比电容，与同族硫化物而言，具有更高的电导率，但在充放电循环过程中也会由于电极材料膨胀收缩发生脱落。

发明内容

本发明目的在于提供一种镍基金属有机框架衍生的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，采用该方法制备的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料具有纳米颗粒结构，比表面积较大，能够有效地提高离子的传输速率，提高其比电容，解决含镍电极导电率差，循环性能差等现象。过渡金属硒化物作为一类电极材料，具有高的理论比电容，与同族硫化物而言，具有更高的电导率，但在充放电循环过程中也会由于电极材料膨胀收缩发生脱落。镍基金属有机框架材料能在氧化石墨烯薄片表面进行自组装，得到分布均匀的镍基 MOFs纳米颗粒，石墨烯具有高的比表面积，优异的力学和电学性能，可以有效地改善电极材料的循环稳定性。

为实现上述目的，所采取的技术方案：一种镍基金属有机框架衍生的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将六水硝酸镍和六(4-羧基苯氧基)环三磷腈溶于第一有机溶剂中，在室温下混合均匀得到溶液A；

将氧化石墨烯在第二有机溶剂中超声分散，得到溶液B；

(2)将溶液B加入到溶液A中，在160℃～170℃下搅拌回流，得到混合溶液C；

(3)将混合溶液C离心、冲洗和干燥后得到的前驱体，与硒粉在保护气氛中450～550℃下煅烧，得到镍基金属有机框架衍生的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料。

石墨烯具有独特的二位形貌、高的电导率和大的比表面积，在电化学储能领域优势突出。氧化石墨烯薄片可以稳定的分散在有机溶剂中，因为其表面有大量的官能团，如羟基，环氧基，羧基等，这些官能团可以作为金属有机框架材料在石墨烯表面生长的锚定点，与传统的金属有机框架材料相比，金属有机框架材料/氧化石墨烯的复合材料的电化学性能得到显著提升。

因此，通过高温回流得到表面生长镍基金属有机框架材料的石墨烯，与硒粉经过一步简单的煅烧，可以转化为硒化物/碳复合材料，制备出性能优异的电极材料。

当所述步骤(3)中煅烧温度大于等于650℃时，无法得到本发明所述的二硒化镍/还原氧化石墨烯复合材料。

优选地，所述步骤(1)中六水硝酸镍和六(4-羧基苯氧基)环三磷腈的重量比为133：146～133：148。更优选地，所述步骤(1) 中六水硝酸镍和六(4-羧基苯氧基)环三磷腈的重量比为133：146。

优选地，所述步骤(1)中第一有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种，第二有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。

优选地，所述步骤(2)中六水硝酸镍和六(4-羧基苯氧基)环三磷腈反应后的产物与氧化石墨烯的重量比为100：2.9～100：3.1；更优选地，所述步骤(2)中六水硝酸镍和六(4-羧基苯氧基)环三磷腈反应后的产物与氧化石墨烯的重量比为100:3。