[发明专利]一种玉米须衍生碳负载氢氧化镍超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种玉米须衍生碳负载氢氧化镍超级电容器电极材料及其制备方法，属于电容器技术领域。制备方法包括，首先玉米须衍生碳，然后将获得玉米须衍生碳、六水氯化镍与尿素放入盛放去离子水的高温反应釜中反应，获得超级电容器电极材料。本发明通过玉米须衍生碳负载氢氧化镍来减缓电极材料充电与放电的氧化还原过程而引起的体积效应，同时提高了材料的导电率，进而提高材料的稳定性与比容量。氢氧化镍负载到玉米须衍生碳上提高了材料比表面，增大了材料表面与电解液间的离子传输效率，进一步提高了材料的比容量。

技术领域

本发明涉及一种玉米须衍生碳负载氢氧化镍超级电容器电极材料及其制备方法，属于电容器技术领域。

背景技术

电化学储能技术仍然是以更绿色的方式解决全球能源供应、运输和电能存储日益增长的需求的唯一关键。因此，超级电容器需要新的有前途的电极材料设计来试图在不降低其功率密度和循环寿命的情况下克服能量密度低的问题。由合适的低成本电极材料完善的新兴高能超级电容器是目前储能研究的热点。

最近过渡金属氢氧化物材料被认为是最有前途的电极材料之一。对于Ni(OH)₂电池型材料，因为其丰富的来源、低的成本效益、环境友好性和高的理论容量，已成为构建下一代高能超级电容器的一种很有前途的材料。Yuxiang Bao等人制备了以金属有机框架(ZIF-67)为模板，成功地构建了α-Co/Ni(OH)₂@Co₃O₄空心纳米材料，在电流密度为1Ag^-1时，有着高的比电1000F g^-1。Xiuhua Wang等人利用静电纺丝法合成了了CoMoO₄@Ni(OH)₂核壳纳米结构，在1A g^-1的电流密度下表现出1246F g^-1的高比电容。Jiqiu Qi等人利用电化学沉积法合成了PCF@RGO/NiCo-LDH复合材料，在1A g^-1的电流密度下达到了1220.5F g^-1的高比电容。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种玉米须衍生碳负载氢氧化镍超级电容器电极材料及其制备方法。多孔碳具有高比表面积、高孔容，丰富的孔隙结构、优异的物化稳定性和良好的导电性等优势，本发明通过玉米须衍生碳负载氢氧化镍来减缓电极材料充电与放电的氧化还原过程而引起的体积效应，同时提高了材料的导电率，进而提高材料的稳定性与比容量。氢氧化镍负载到玉米须衍生碳上提高了材料比表面，增大了材料表面与电解液间的离子传输效率，进一步提高了材料的比容量。

本发明的技术方案如下：

一种玉米须衍生碳负载氢氧化镍超级电容器电极材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)用乙醇与水交替清洗玉米须，然后干燥；

(2)称取步骤(1)中玉米须置于高温反应釜中；

(3)将步骤(2)中的高温反应釜放置在180℃的烘箱中恒温12h，将获得的样品用乙醇与水交替清洗后置于80℃烘箱中干燥；

(4)将步骤(3)所得样品放入盛放有氢氧化钾与氢氧化钠的混合水溶液中，80℃恒温36h；

优选的，摩尔质量比为8:5的氢氧化钾与氢氧化钠；

(5)将步骤(4)所得样品放于管式炉中，以4-6℃min^-1升温到800℃并保温2h，获得黑色样品；

优选的，将步骤(4)所得样品放于管式炉中，以5℃min^-1升温到800℃并保温2h，获得黑色样品；

(6)将步骤(5)中的黑色样品放于1-3mol L^-1的盐酸溶液中清洗并干燥获得玉米须衍生碳；

优选的，盐酸浓度为2mol L^-1；