[发明专利]一种多孔结构镍钛铝水滑石超级电容器电极材料制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔结构镍钛铝水滑石超级电容器电极材料制备方法，包括以下步骤：将硫酸镍、硫酸铝和硫酸钛配成混合盐溶液，将乌洛托品配成水溶液；将混合后的溶液放入反应釜中密封，在160℃条件下，反应4h；将反应所得的沉淀物过滤，分别用去离子水和乙醇清洗，产物在烘箱中干燥得到镍钛铝水滑石粉末；将得到的镍钛铝水滑石粉末在NaOH溶液中进行碱刻蚀，得到多孔纳米结构镍钛铝水滑石；刻蚀后的产物进行清洗干燥。本发明的方法获得的多孔水滑石纳米片有利于电解液在垂直于片层的孔之间流动，缩短电解液的流动距离，有利于电解液与活性物质接触，提高电化学反应速率。将本发明的方法制备的水滑石用于超级电容器电极材料，具有较高的比电容。

技术领域

本发明属于超级电容器的技术领域，尤其涉及一种多孔结构镍钛铝水滑石超级电容器电极材料制备方法。

背景技术

过渡金属水滑石作为超级电容器电极材料具有一定的优势。水滑石是一种层状材料，本身具有较大的理论比表面积，而且组成水滑石层板的金属离子和层间配合阴离子均可以变换，使得水滑石构成具有很大的灵活性。并且，过渡金属水滑石可以通过发生氧化还原反应储能，储能容量远大于碳材料。这些优势使得水滑石材料在超级电容器电极材料领域具有良好的应用价值。

目前水滑石的制备方法有共沉淀法、水热法以及模板法等等很多方法，但是由于水滑石板层间静电力的作用，这些方法制备合成的水滑石存在不同程度的板层堆积，显著降低材料的比表面积值，电解液难于进入层间，只能在板层表面发生电化学反应，电化学反应速率低，电化学活性位利用率低。又由于水滑石本身固有的半导体属性，电荷转移内阻较大，因此不能充分发挥过渡金属水滑石应有的超级电容性能。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种多孔结构镍钛铝水滑石超级电容器电极材料制备方法，能制得电化学性能较好的超级电容器电极材料，并且该方法简单易行，环境友好，无污染。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种多孔结构镍钛铝水滑石超级电容器电极材料制备方法，包括以下步骤：

S1、将硫酸镍3mmol、硫酸铝0.1mmol和硫酸钛0.1～0.5mmol配成体积为40ml的混合盐溶液，将乌洛托品2～4mmol配成体积为40ml水溶液；

S2、将步骤S1中混合盐溶液搅拌10～40min，乌洛托品搅拌10～40min后，最后将两种溶液混合搅拌10min；

S3、将步骤S2中混合后的溶液放入反应釜中密封，在160℃条件下，反应4h；

S4、将步骤S3中反应所得的沉淀物过滤，分别用去离子水和乙醇清洗，产物在60℃的烘箱中干燥10h得到镍钛铝水滑石粉末；

S5、将步骤S4中得到的镍钛铝水滑石粉末在浓度为5mol/L的NaOH溶液中进行碱刻蚀18～24h，得到多孔纳米结构镍钛铝水滑石；

S6、刻蚀后的产物进行清洗干燥。

进一步的，在步骤S6中，清洗步骤为先使用浓度为6mol/L碱清洗，再使用去离子水清洗，过滤后得到的沉淀物干燥后研磨成粉末。

由上，本发明在水滑石板层上制备多孔结构，有助于增大水滑石比表面积，使得电解液与活性物质更充分的接触，电解液可以垂直板层孔洞流动提高电化学反应速率。利用铝的两性金属特性，在合成水滑石的过程中添加铝元素形成含铝的过渡金属水滑石，然后再用碱刻蚀方法将板层上铝刻蚀掉，形成板层多孔结构的水滑石。本发明的方法既提高比表面积，又缩短了电解质离子传输距离，提高电解质离子传输效率，是提升电容性能的有效手段。本发明的方法制备的水滑石具片层纤薄、多孔两种特点，有利于活性物质与电解液的充分接触，缩短电解液离子传输距离，提高电化学反应速率，对提高电化学性能具有很大的贡献。