CN106252095A - 海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法 - Google Patents

海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106252095A
CN106252095A CN201610718042.8A CN201610718042A CN106252095A CN 106252095 A CN106252095 A CN 106252095A CN 201610718042 A CN201610718042 A CN 201610718042A CN 106252095 A CN106252095 A CN 106252095A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sponge
nickel
structure type
lanthanum alloy
sponge structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610718042.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106252095B (zh
Inventor
***
赵明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG QINGDA YINGUANG METAL SPONGE NEW MATERIAL CO.,LTD.
Original Assignee
Shandong Tsingda Silver Sponge Metal New Material LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Tsingda Silver Sponge Metal New Material LLC filed Critical Shandong Tsingda Silver Sponge Metal New Material LLC
Priority to CN201610718042.8A priority Critical patent/CN106252095B/zh
Publication of CN106252095A publication Critical patent/CN106252095A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106252095B publication Critical patent/CN106252095B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46Metal oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Composite Materials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种适用于高性能超级电容器的海绵结构型镍镧合金基体负载过渡金属氧化物(NiO/纳米WO3颗粒)的电极材料的制备方法,该制备方法具体由下述过程组成:(1)聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧共沉积过程;(2)海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程;(3)聚醚型聚氨酯海绵模型去除及其表面镍层的氧化过程;(4)海绵结构型镍镧合金基体镍层表面NiO层局部去除过程。根据本发明方法制备的海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料具有高放电比容量、循环寿命长等优点,是超级电容器电极的理想材料,具有很好的推广应用前景。

Description

海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及超级电容器电极材料领域,特别是一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物(NiO及纳米WO3颗粒)电极材料的制备方法。
背景技术
随着经济的发展,人类对能源的需求与日俱增,石油资源日趋短缺;此外,内燃机燃烧石油后产生的尾气排放导致环境污染日趋严重,研究替代内燃机的新型能源装置成为科研工作者的重要研究内容。超级电容器兼有物理电容器和电池的特点,其比能量高于物理电容器,且具有功率密度高、充电时间短、可大电流长时间充放电、循环寿命长等优点,可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源,有望在未来电动汽车中发挥更重要的作用。研发性能优良的电极材料是制备高性能超级电容器储能原件的关键。
纳米材料由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等独特的物理效应,因而具有与宏观电极体材料不同的电化学性能。研发适用于高性能超级电容器的电极材料的一个有效途径是以大比表面积的导电材料作为基体、在该基体表面负载具有高比容量的纳米材料。现有的负载纳米材料的电极材料制备工艺复杂,且制备出的电极材料存在着放电比容量较低、循环寿命短等缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其制备出的电极材料具有高放电比容量、循环寿命长等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,由以下步骤组成:
S1.聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧共沉积过程;
S2.海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程;
S3.聚醚型聚氨酯海绵模型去除及其表面镍层的氧化过程;
S4.海绵结构型镍镧合金基体镍层表面NiO层局部去除过程。
作为进一步的优选实施方案,步骤S1具体包括:
a1.聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理:将纳米镍粉、炭黑、β-环状糊精、淀粉磷酸酯钠、羧甲基纤维素钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料,将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润,然后在25~40℃的干燥箱内经30~50分钟干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程;
a2.聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程:将浓度为分析纯的对甲苯磺酸镍、氧化镧、85%的磷酸、二乙烯三胺五乙酸五钠(DTPA5Na)和尿素依次加入到去离子水中,形成电沉积液A;以导电聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、镍板为阳极,在120~380mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积0.5~1.5小时,获得海绵结构型镍镧合金基体。
作为进一步的优选实施方案,所述导电浆料中各组分质量百分比浓度分别为:纳米镍粉35~68%、炭黑1.5~8%、β-环状糊精2~6%、淀粉磷酸酯钠1~5%、羧甲基纤维素钠3~10%,其余为去离子水。
作为进一步的优选实施方案,所述电沉积液A中各组分浓度分别为:对甲苯磺酸镍180~320g/L、氧化镧70~190g/L、磷酸40~130mL/L、二乙烯三胺五乙酸五钠30~80g/L和尿素12~35g/L。
作为进一步的优选实施方案,步骤S2具体操作为:
待聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程步骤完成后,将浓度为分析纯的硝酸镍、纳米WO3粉、氨三乙酸钠(NTA)、37%盐酸依次加入到去离子水中,形成电沉积液B;以获得的海绵结构型镍镧合金基体为阴极,镍板为阳极,在110~240mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积20~60分钟。
作为进一步的优选实施方案,所述电沉积液B中各组分浓度分别为:硝酸镍240~450g/L、纳米WO3粉130~310g/L、氨三乙酸钠20~190g/L和盐酸25~180mL/L。
作为进一步的优选实施方案,步骤S3具体操作为:
待海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程步骤完成后,将其装入密封电炉并在0.05~2Mpa的氮气氛围保护下加温至300~500℃,保温20~60分钟,以便去除聚醚型聚氨酯海绵模型;然后取出去除了聚醚型聚氨酯海绵模型的基体表面负载镍/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金,将其放置于密闭容器中,通入0.02~1MPa的纯氧气,使海绵结构型镍镧合金表面镍层氧化为NiO。
作为进一步的优选实施方案,步骤S4具体操作为:
将质量百分比浓度分别为65%的硝酸、12%的乙二酸、36%的醋酸和醋酸钠依次加入到去离子水中,形成去除液;将基体表面负载NiO/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金浸入去除液中2~15分钟,使覆盖于WO3纳米颗粒表面的NiO层局部去除,从而最终获得海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料。
作为进一步的优选实施方案,所述去除液中各组分浓度分别为:硝酸1.5~7mL/L、乙二酸4~15mL/L、醋酸35~80mL/L和醋酸钠20~70g/L。
本发明的积极效果:过渡金属氧化物WO3和NiO具有很高的理论比容量,海绵结构型金属具有大比表面积的三维孔隙结构,所以依据本发明所述方法制备的新型电极材料,其表面负载的纳米WO3颗粒和NiO表面层使海绵结构镍镧合金具有更高的表面积,纳米WO3颗粒和NiO的协同效应使制备出的电极材料具有高放电比容量、循环寿命长等优点,具有非常好的推广应用前景。
附图说明
图1是本发明所述海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1,本发明优选实施例提供一种海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料的制备方法,按下列步骤顺序进行:
①聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理:将纳米镍粉、炭黑、β-环状糊精、淀粉磷酸酯钠、羧甲基纤维素钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料,所述导电浆料中各组分质量百分比浓度分别为:纳米镍粉35~68%、炭黑1.5~8%、β-环状糊精2~6%、淀粉磷酸酯钠1~5%,羧甲基纤维素钠3~10%,其余为去离子水;将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润,然后在25~40℃的干燥箱内经30~50分钟干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程。
②聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程:将浓度为分析纯的对甲苯磺酸镍、氧化镧、85%的磷酸、二乙烯三胺五乙酸五钠(DTPA5Na)和尿素依次加入到去离子水中,形成电沉积液A,所述电沉积液A中各组分浓度分别为:对甲苯磺酸镍180~320g/L、氧化镧70~190g/L、磷酸40~130mL/L、二乙烯三胺五乙酸五钠30~80g/L和尿素12~35g/L;以导电聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、镍板为阳极,在120~380mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积0.5~1.5小时,获得海绵结构型镍镧合金基体。
③待聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程步骤完成后,将浓度为分析纯的硝酸镍、纳米WO3粉、氨三乙酸钠(NTA)、37%盐酸依次加入到去离子水中,形成电沉积液B,所述电沉积液B中各组分浓度分别为:硝酸镍240~450g/L、纳米WO3粉130~310g/L、氨三乙酸钠20~190g/L和盐酸25~180mL/L;以获得的海绵结构型镍镧合金基体为阴极,镍板为阳极,在110~240mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积20~60分钟。
④待海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程步骤完成后,将其装入密封电炉并在0.05~2Mpa的氮气氛围保护下加温至300~500℃,保温20~60分钟,以便去除聚醚型聚氨酯海绵模型;然后取出去除了聚醚型聚氨酯海绵模型的基体表面负载镍/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金,将其放置于密闭容器中,通入0.02~1MPa的纯氧气,使海绵结构型镍镧合金表面镍层氧化为NiO。
⑤将质量百分比浓度分别为65%的硝酸、12%的乙二酸、36%的醋酸和醋酸钠依次加入到去离子水中,形成去除液,所述去除液中各组分浓度分别为:硝酸1.5~7mL/L、乙二酸4~15mL/L、醋酸35~80mL/L和醋酸钠20~70g/L;将基体表面负载NiO/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金浸入去除液中2~15分钟,使覆盖于WO3纳米颗粒表面的NiO层局部去除,从而最终获得海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料。
下面结合具体对比分析情况,给出实施例。
实施例1
本发明实施例1提供一种海绵结构型镍镧合金电极材料的制备方法,包括按顺序进行的如下步骤:
①聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理:将纳米镍粉、炭黑、β-环状糊精、淀粉磷酸酯钠、羧甲基纤维素钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料,所述导电浆料中各组分质量百分比浓度分别为:纳米镍粉48%、炭黑7%、β-环状糊精3%、淀粉磷酸酯钠2%、羧甲基纤维素钠3.5%,其余为去离子水;将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润,然后在40℃的干燥箱内经35分钟干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程。
②聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程:将浓度为分析纯的对甲苯磺酸镍、氧化镧、85%的磷酸、二乙烯三胺五乙酸五钠(DTPA5Na)和尿素依次加入到去离子水中,形成电沉积液A,所述电沉积液A中各组分浓度分别为:对甲苯磺酸镍290g/L、氧化镧80g/L、磷酸45mL/L、二乙烯三胺五乙酸五钠41g/L和尿素15g/L;以导电聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、镍板为阳极,在280mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积1.5小时。
③将获得的聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧合金装入密封电炉中并在0.15Mpa的氮气氛围保护下加温至400℃,保温40分钟,以便去除聚醚型聚氨酯海绵模型,最终获得海绵结构型镍镧合金。
配制5mol/L的KCl溶液,以20mm×20mm×2mm大小的海绵结构型镍镧合金作为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂网为对电极,测试海绵结构型镍镧合金的充放电曲线及多次充放电的交流阻抗谱,测试结果表明海绵结构型镍镧合金的放电比容量为231F/g,循环1200次后放电比容量为49F/g,即循环1200次后其放电比容量降低到初始值的21%。
实施例2
本发明实施例2提供一种海绵结构型镍镧合金基体负载NiO层电极材料的制备方法,包括按顺序进行的如下步骤:
①聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理:将纳米镍粉、炭黑、β-环状糊精、淀粉磷酸酯钠、羧甲基纤维素钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料,所述导电浆料中各组分质量百分比浓度分别为:纳米镍粉48%、炭黑7%、β-环状糊精3%、淀粉磷酸酯钠2%、羧甲基纤维素钠3.5%,其余为去离子水;将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润,然后在40℃的干燥箱内经35分钟干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程。
②聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程:将浓度为分析纯的对甲苯磺酸镍、氧化镧、85%的磷酸、二乙烯三胺五乙酸五钠(DTPA5Na)和尿素依次加入到去离子水中,形成电沉积液A,所述电沉积液A中各组分浓度分别为:对甲苯磺酸镍290g/L、氧化镧80g/L、磷酸45mL/L、二乙烯三胺五乙酸五钠41g/L和尿素15g/L;以导电聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、镍板为阳极,在280mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积1.5小时,以获得海绵结构型镍镧合金基体。
③待聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程步骤完成后,将浓度为分析纯的硝酸镍、氨三乙酸钠(NTA)、37%盐酸依次加入到去离子水中,形成电沉积液B,所述电沉积液B中各组分浓度分别为:硝酸镍350g/L、氨三乙酸钠90g/L和盐酸35mL/L;以获得的海绵结构型镍镧合金基体为阴极,镍板为阳极,在200mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积40分钟,以使得聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧合金基体负载金属镍层。
④将获得的负载金属镍层的聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧合金基体装入密封电炉中并在0.15Mpa的氮气氛围保护下加温至400℃,保温40分钟,以去除聚醚型聚氨酯海绵模型。然后取出去除了聚醚型聚氨酯海绵模型的表面负载镍层的海绵结构型镍镧合金,将其放置于密闭容器中,通入0.4MPa的纯氧气,使海绵结构型镍镧合金表面镍层氧化为NiO,从而得到海绵结构型镍镧合金基体负载NiO层的电极材料。
配制5mol/L的KCl溶液,以20mm×20mm×2mm大小的海绵结构型镍镧合金基体负载NiO层的电极材料作为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂网为对电极,测试海绵结构型镍镧合金基体负载NiO层的电极的充放电曲线及多次充放电的交流阻抗谱,测试结果表明海绵结构型镍镧合金基体负载NiO层的电极的放电比容量为453F/g,循环1200次后放电比容量为246F/g,即循环1200次后其放电比容量降低到初始值的54%。
实施例3
本发明实施例3提供一种海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料的制备方法,包括按顺序进行的如下步骤:
①聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理:将纳米镍粉、炭黑、β-环状糊精、淀粉磷酸酯钠、羧甲基纤维素钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料,所述导电浆料中各组分质量百分比浓度分别为:纳米镍粉48%、炭黑7%、β-环状糊精3%、淀粉磷酸酯钠2%,羧甲基纤维素钠3.5%,其余为去离子水;将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润,然后在40℃的干燥箱内经35分钟干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程。
②将浓度为分析纯的对甲苯磺酸镍、氧化镧、85%的磷酸、二乙烯三胺五乙酸五钠(DTPA5Na)和尿素依次加入到去离子水中,形成电沉积液A,所述电沉积液A中各组分浓度分别为:对甲苯磺酸镍290g/L、氧化镧80g/L、磷酸45mL/L、二乙烯三胺五乙酸五钠41g/L和尿素15g/L;以导电聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、镍板为阳极,在280mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积1.5小时,以获得海绵结构型镍镧合金基体。
③待聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程步骤完成后,将浓度为分析纯的硝酸镍、纳米WO3粉、氨三乙酸钠(NTA)、37%盐酸依次加入到去离子水中,形成电沉积液B,所述电沉积液B中各组分浓度分别为:硝酸镍350g/L、纳米WO3粉280g/L、氨三乙酸钠90g/L和盐酸35mL/L;以获得的海绵结构型镍镧合金基体为阴极,镍板为阳极,在220mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积50分钟。
④待海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程步骤完成后,将其装入密封电炉中并在0.15Mpa的氮气氛围保护下加温至450℃,保温40分钟,以去除聚醚型聚氨酯海绵模型。然后取出去除了聚醚型聚氨酯海绵模型的基体表面负载镍/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金,将其放置于密闭容器中,通入0.5MPa的纯氧气,使海绵结构型镍镧合金表面镍层氧化为NiO。
⑤将质量百分比浓度为65%的硝酸、12%乙二酸、36%醋酸和醋酸钠依次加入去离子水中,形成浓度为2.5mL/L硝酸、4mL/L乙二酸、65mL/L醋酸和27g/L醋酸钠的去除液。将基体表面负载NiO/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金浸入去除液中4分钟,使覆盖于WO3纳米颗粒表面的NiO层局部去除,从而获得海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料。
配制5mol/L的KCl溶液,以20mm×20mm×2mm大小的海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料作为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂网为对电极,测试海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极的充放电曲线及多次充放电的交流阻抗谱,测试结果表明依据本发明制备的海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极的放电比容量达到952F/g,循环1200次后放电比容量为877F/g,即循环1200次后其放电比容量降低到初始值的92%。
显然,依据本发明所述方法制备的海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极具有高放电比容量、循环寿命长等优点。
以上所述的仅为本发明的优选实施例,所应理解的是,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,由以下步骤组成:
S1.聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧共沉积过程;
S2.海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程;
S3.聚醚型聚氨酯海绵模型去除及其表面镍层的氧化过程;
S4.海绵结构型镍镧合金基体镍层表面NiO层局部去除过程。
2.根据权利要求1所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,步骤S1具体包括:
a1.聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理:将纳米镍粉、炭黑、β-环状糊精、淀粉磷酸酯钠、羧甲基纤维素钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料,将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润,然后在25~40℃的干燥箱内经30~50分钟干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程;
a2.聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程:将浓度为分析纯的对甲苯磺酸镍、氧化镧、85%的磷酸、二乙烯三胺五乙酸五钠(DTPA5Na)和尿素依次加入到去离子水中,形成电沉积液A;以导电聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、镍板为阳极,在120~380mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积0.5~1.5小时,获得海绵结构型镍镧合金基体。
3.根据权利要求2所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,所述导电浆料中各组分质量百分比浓度分别为:纳米镍粉35~68%、炭黑1.5~8%、β-环状糊精2~6%、淀粉磷酸酯钠1~5%,羧甲基纤维素钠3~10%,其余为去离子水。
4.根据权利要求2所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,所述电沉积液A中各组分浓度分别为:对甲苯磺酸镍180~320g/L、氧化镧70~190g/L、磷酸40~130mL/L、二乙烯三胺五乙酸五钠30~80g/L和尿素12~35g/L。
5.根据权利要求1所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,步骤S2具体操作为:
待聚醚型聚氨酯海绵模型镍镧的共沉积过程步骤完成后,将浓度为分析纯的硝酸镍、纳米WO3粉、氨三乙酸钠(NTA)、37%盐酸依次加入到去离子水中,形成电沉积液B;以获得的海绵结构型镍镧合金基体为阴极,镍板为阳极,在110~240mA/cm2的电流密度下进行电沉积,并以超声波搅拌,在室温下电沉积20~60分钟。
6.根据权利要求5所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,所述电沉积液B中各组分浓度分别为:硝酸镍240~450g/L、纳米WO3粉130~310g/L、氨三乙酸钠20~190g/L和盐酸25~180mL/L。
7.根据权利要求1所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,步骤S3具体操作为:
待海绵结构型镍镧合金表面镍/WO3纳米颗粒复合电沉积过程步骤完成后,将其装入密封电炉并在0.05~2MPa的氮气氛围保护下加热至300~500℃,保温20~60分钟,以便去除聚醚型聚氨酯海绵模型;然后取出去除了聚醚型聚氨酯海绵模型的基体表面负载镍/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金,将其放置于密闭容器中,通入0.02~1MPa的纯氧气,使海绵结构型镍镧合金表面镍层氧化为NiO。
8.根据权利要求1所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,步骤S4具体操作为:
将质量百分比浓度分别为65%的硝酸、12%的乙二酸、36%的醋酸和醋酸钠依次加入到去离子水中,形成去除液;将基体表面负载NiO/WO3纳米颗粒的海绵结构型镍镧合金浸入去除液中2~15分钟,使覆盖于WO3纳米颗粒表面的NiO层局部去除,从而最终获得海绵结构型镍镧合金基体负载NiO/纳米WO3颗粒的电极材料。
9.根据权利要求8所述的一种海绵结构型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法,其特征在于,所述去除液中各组分浓度分别为:硝酸1.5~7mL/L、乙二酸4~15mL/L、醋酸35~80mL/L和醋酸钠20~70g/L。
CN201610718042.8A 2016-08-25 2016-08-25 海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法 Active CN106252095B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610718042.8A CN106252095B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610718042.8A CN106252095B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106252095A true CN106252095A (zh) 2016-12-21
CN106252095B CN106252095B (zh) 2018-03-02

Family

ID=57595269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610718042.8A Active CN106252095B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 海绵型镍镧合金负载过渡金属氧化物电极材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106252095B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111871007A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 北方工业大学 一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11154517A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Inoac Corporation:Kk 二次電池用金属多孔体及びその製造方法
CN101092718A (zh) * 2007-04-10 2007-12-26 李萌初 一种泡沫金属复合材料及其制造方法
CN101638734A (zh) * 2009-08-18 2010-02-03 菏泽天宇科技开发有限责任公司 一种泡沫状金属镍的制备方法
CN102255084A (zh) * 2010-05-20 2011-11-23 住友电气工业株式会社 高耐腐蚀性金属多孔体
CN102534283A (zh) * 2010-12-10 2012-07-04 北京有色金属研究总院 一种多元合金泡沫材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11154517A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Inoac Corporation:Kk 二次電池用金属多孔体及びその製造方法
CN101092718A (zh) * 2007-04-10 2007-12-26 李萌初 一种泡沫金属复合材料及其制造方法
CN101638734A (zh) * 2009-08-18 2010-02-03 菏泽天宇科技开发有限责任公司 一种泡沫状金属镍的制备方法
CN102255084A (zh) * 2010-05-20 2011-11-23 住友电气工业株式会社 高耐腐蚀性金属多孔体
CN102534283A (zh) * 2010-12-10 2012-07-04 北京有色金属研究总院 一种多元合金泡沫材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111871007A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 北方工业大学 一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106252095B (zh) 2018-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103086352B (zh) 超级电容器用石墨化多孔碳的制备方法
CN107335451B (zh) 铂/二硫化钼纳米片/石墨烯三维复合电极催化剂的制备方法
CN105013512A (zh) 一种自支撑过渡金属硫化物催化剂及其制备方法和应用
CN103480406B (zh) 一种氮掺杂石墨烯/氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合纸及其制备方法
CN111584890B (zh) 原位自稳定式固体氧化物燃料电池阴极、电池及其制备方法
CN113026045B (zh) 一种泡沫镍负载Ni(OH)2/FeOOH纳米花材料制备方法
CN109713326A (zh) 杂原子掺杂的多孔碳包覆八硫化九钴复合型催化剂的应用
CN105900267A (zh) 钨基材料超级电池及超级电容器
CN109786766A (zh) 一种多孔碳负载过渡金属氧化物复合材料的制备方法
CN105161318A (zh) 一种三维石墨烯/四氧化三钴复合材料及其制备方法和应用
CN107068420A (zh) 一种核壳结构钼酸钴@钴酸镍材料的制备方法和应用
CN103887522A (zh) 一种二氧化锰修饰微生物燃料电池活性炭空气阴极的制备
CN108831756A (zh) 一种基于zif-8掺杂镍、钴的多孔碳复合材料及其制备方法和应用
CN109585177A (zh) 一种核壳结构的镍钴磷整体式电极材料的制备方法
CN102719811A (zh) 直接在钛基底上生长氧化镍、氧化钴及其复合物储能材料
CN109616332A (zh) 一种硫化四氧化三钴复合电极材料的制备方法
CN104987715A (zh) 一种三维石墨烯/聚苯胺/四氧化三钴复合材料及制备方法和应用
CN104979568A (zh) 一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法
CN108172408A (zh) 一种NH2-rGO/MnO2复合材料、制备方法及应用
CN106099075A (zh) 一种石墨烯/氧化锌核壳结构复合材料的制备方法
CN107910201B (zh) 一种层状复合材料的制备方法
CN111268745A (zh) 一种NiMoO4@Co3O4核壳纳米复合材料、制备方法和应用
CN105177618A (zh) 适用于自然水体中高效水裂解氧电极及制备方法
CN104466202A (zh) 一种氟掺杂的负载活性金属的氧化镍纳米多孔锂空气电池正极材料制备
CN110120526A (zh) 一种过渡金属合金/多维碳基复合电极材料的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 277200 No. 392, Yinguang Road, economic development zone, Shanting District, Zaozhuang City, Shandong Province

Patentee after: SHANDONG QINGDA YINGUANG METAL SPONGE NEW MATERIAL CO.,LTD.

Address before: 277200 north of Beijing Road, economic development zone, Shanting District, Zaozhuang City, Shandong Province

Patentee before: SHANDONG QINGDA YINGUANG METAL SPONGE NEW MATERIAL CO.,LTD.

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Preparation method of sponge nickel lanthanum alloy loaded transition metal oxide electrode material

Effective date of registration: 20220120

Granted publication date: 20180302

Pledgee: Zaozhuang rural commercial bank Limited by Share Ltd. Shanting branch

Pledgor: SHANDONG QINGDA YINGUANG METAL SPONGE NEW MATERIAL CO.,LTD.

Registration number: Y2022980000784

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20230117

Granted publication date: 20180302

Pledgee: Zaozhuang rural commercial bank Limited by Share Ltd. Shanting branch

Pledgor: SHANDONG QINGDA YINGUANG METAL SPONGE NEW MATERIAL CO.,LTD.

Registration number: Y2022980000784

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Preparation Method of Sponge Ni-La Alloy Loaded Transition Metal Oxide Electrode Material

Effective date of registration: 20230202

Granted publication date: 20180302

Pledgee: Zaozhuang rural commercial bank Limited by Share Ltd. Shanting branch

Pledgor: SHANDONG QINGDA YINGUANG METAL SPONGE NEW MATERIAL CO.,LTD.

Registration number: Y2023980031876

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right