[发明专利]基于矿渣再利用的一种复合电极材料及其制备方法和应用

说明书

基于矿渣再利用的一种复合电极材料及其制备方法和应用，其主要涉及电极材料领域。本发明中以碳布为基底，通过热解非贵金属(镍钼矿渣再利用)和氮源的自组装复合物，提高了镍钼氧化物电化学活性和稳定性；通过控制沉积参数，获得尺寸较小且在碳布上分布均匀的纳米复合电极材料。另外，本发明实施例获得的纳米镍钼氧化物/氮磷碳布复合电极材料在作为超级电容器电极时，具有高的比电容值、良好的倍率性能和循环稳定性，且其制备方法具有路线简单、成本低廉、环境友好等特点，故本发明提供的复合电极材料及其制备方法有着极其广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，具体而言，涉及基于矿渣再利用的一种复合电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

超级电容器(Supercapacitor)是一种新型的能量存储装置，因其功率密度高、充放电速度快、循环稳定性优异和使用温度范围宽等优点，受到了人们的广泛关注。

钼酸镍(NiMoO₄)具有较宽的带隙、高化学稳定性以及耐腐蚀性等物理化学特点，在传感器、催化等领域颇受关注。特别是NiMoO₄还是一类十分重要的超级电容器电极材料，主要通过电极表面与电解质之间的氧化还原反应储存电能，近年来引起研究人员的广泛兴趣。但目前报道的大部分NiMoO₄电极均呈现粉末状，无法满足可穿戴、可拉伸等柔性储能器件的未来发展需求。因此，在柔性导电基底上直接生长高活性的NiMoO₄是提高电荷输运、增强电极利用效率的有效策略。目前报道的NiMoO₄电极制备需在高纯手套箱中进行，对氧含量、水含量要求较高，操作不便。故而发展低成本、高性能、结构易控的柔性电极依然充满挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供基于矿渣再利用的一种复合电极材料的制备方法，其生产成本低，技术环保，能够制备出具有较高比电容和良好电化学稳定性的复合电极材料。

本发明的另一目的在于提供基于矿渣再利用的一种复合电极材料及其应用，其电化学性能良好且稳定，可应用于超级电容器柔性材料。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。

本发明提出基于矿渣再利用的一种复合电极材料的制备方法，其包括以下步骤：

将碳布放入第一溶液中进行活化处理，得到活化碳布，其中，所述第一溶液由浓硝酸和浓硫酸组成；

将镍钼矿渣粉体浸泡在盐酸溶液中，所得滤液为第二溶液；

将所述活化碳布浸没于所述第二溶液中，得到混合体系；

将所述混合体系中的活化碳布取出干燥。

进一步地，在本发明提供的较佳实施例中，将碳布放入第一溶液前，对所述碳布依次进行第一次清洗和干燥；

进行所述活化处理后，取出所述第一溶液中的碳布进行第二次清洗后，得到所述活化碳布；

所述盐酸溶液的浓度为2-5mol/L。

进一步地，在本发明提供的较佳实施例中，所述第一次清洗的过程包括：将所述碳布依次用乙醇、丙酮和纯水进行清洗；

将所述碳布放入所述第一溶液中进行活化处理时，温度控制在80～90摄氏度，时间控制在1～3小时；

所述第二次清洗的过程包括：使用纯水对所述第一溶液中经过活化处理过的所述碳布进行清洗。

进一步地，在本发明提供的较佳实施例中，所述浓硝酸和所述浓硫酸的体积比为3：1。

进一步地，在本发明提供的较佳实施例中，所述镍钼矿渣粉体是依次经过烧结、干燥、研磨和筛分得到。