[发明专利]铜钴硫@NiMn-G-LDH复合电极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种铜钴硫@NiMn‑G‑LDH复合电极材料及其制备方法与应用，包括将泡沫镍预处理备用；将可溶性铜盐、可溶性钴盐以及尿素溶于去离子水中，搅拌溶解，获得溶液1备用；将可溶性镍盐、可溶性锰盐、葡萄糖和六亚甲基四胺溶于去离子水中，搅拌溶解，获得溶液2备用；将泡沫镍浸泡在溶液1中，加热反应获得铜钴氢氧前驱体；(5)将获得的铜钴氢氧前驱体加入到九水硫化钠的水溶液中浸泡，加热反应获得铜钴硫化物；(6)将铜钴硫化物浸泡在溶液2中，加热反应得到产物。本发明通过三步水热法合成复合电极材料，复合电极材料具有良好的电化学性能，且复合电极材料制备方法简单、环境友好、成本低廉。

技术领域

本发明属于纳米材料及电化学储能领域，具体涉及一种铜钴硫@NiMn-G-LDH复合电极材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着时代的变迁，科技的进步以及人们生活水平的提高，人们对储能器件的要求也进一步提高。为了满足人们对能源需求和技术发展的需求，亟需设计研发优异的新型储能器件。目前而言，市场上使用的储能器件以铅蓄电池，锂离子电池等为主，以电容器为辅。超级电容器不仅具有循环寿命长(超级电容器的循环寿命和稳定性很容易超过100万次循环，而电池电极很难达到这一水平)、功率密度高、充放电电流大等电化学优势，而且超级电容器无污染、对环境友好。现在超级电容器是作为电池的补充甚至是替代产品而存在，因此，超级电容器在未来储能器件领域具有较大的应用潜力。

传统的双电层超级电容器是利用物理电荷吸附的方法来储存电能，赝电容超级电容器是通过表面或者近表面氧化还原反应来进行能量的存储，由超级电容器的储能机理决定了提高有效表面积是提高电化学储能的有效策略。CuCo₂S₄具有丰富的纳米针结构，可以有效增大表面积，但是增加的表面积有限。

作为超级电容器的组成部分，电极材料的结构决定了超级电容器的性能。近十年来，过渡金属(镍、钴、铜和锰等)以优异的电化学性能和丰富的天然资源，在储能电极材料的研究与开发中得到了广泛应用，但现有铜钴化合物的电化学特性并不理想。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种CuCo₂S₄@NiMn-G-LDH复合电极材料及其制备方法与应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种CuCo₂S₄@NiMn-G-LDH复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将泡沫镍预处理，除去表面的氧化膜和有机物，获得洁净的泡沫镍备用；

(2)将可溶性铜盐、可溶性钴盐以及尿素溶于去离子水中，搅拌溶解，获得溶液1备用；

(3)将可溶性镍盐、可溶性锰盐、葡萄糖和六亚甲基四胺溶于去离子水中，搅拌溶解，获得溶液2备用；

(4)将步骤(1)中处理后的泡沫镍浸泡在溶液1中，然后转移到反应釜中加热反应，得到的产物洗涤、干燥，获得铜钴氢氧前驱体，记为CuCo-OH@NF；

(5)将步骤(4)中获得的CuCo-OH@NF加入到九水硫化钠的水溶液中浸泡，然后转移到反应釜中加热反应，得到的产物洗涤、干燥，获得铜钴硫化物，记为CuCo₂S₄@NF；

(6)将步骤(5)中获得的CuCo₂S₄@NF浸泡在溶液2中，然后转移到反应釜中加热反应，得到的产物洗涤、干燥好后，在泡沫镍上获得目标电极材料，记为CuCo₂S₄@NiMn-G-LDH。

进一步地，步骤(1)所述泡沫镍预处理是将泡沫镍使用盐酸、丙酮、去离子水和无水乙醇分别进行浸泡超声30min，除去表面的氧化膜和有机物，重复多次后真空干燥。