CN111276341A - 一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Ni/Co‑MOF核壳结构超级电容器电极材料及其制备方法。本发明将镍盐、钴盐和对苯二甲酸(PTA)溶解在N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇的混合溶液中进行水热反应,后经离心、洗涤、干燥得到Ni/Co‑MOF核壳结构材料;将Ni/Co‑MOF核壳结构材料通过烧结得到NiO/CoO‑MOF核壳结构;将Ni/Co‑MOF核壳结构材料在无水乙醇和硫代乙酰胺(TAA)混合溶液中进行水热反应,后经离心、洗涤、干燥得到NiS/CoS‑MOF核壳结构材料。本发明制备得到的上述核壳结构超级电容器电极材料,比电容高、循环稳定性好。
Description
技术领域
本发明属于电能存储材料化学技术领域,具体涉及一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料及其制备方法。
背景技术
超级电容器是一种新型储能装置,它具有体积小、重量轻、便宜快捷、充电时间短、使用寿命长、循环次数多、低温性能好、功率密度大、节约能源、绿色环保、环境适应性强、短时间存储能量高等特点。能长时间使用,不需要任何维护,价格比可充电电池低,启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高。超级电容器可用作后备电源、代替电源、主电源,在电动车(EV)、混用动力车(HEV)以及燃料电池车等新领域中应用广泛。超级电容器一般有两种结构:双电层电容器和赝电容器(法拉第准电容)。在电极面积相同的情况下,赝电容的电容量可以达到双电层的10~100倍。目前应用于赝电容的电极材料主要有金属氧化物、金属氢氧化物、聚合物等,具有广阔的应用前景。
金属有机框架(MOF, Metal Organic Framework)是一种新型的多孔固体材料,其有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性,可以形成不同的有规律框架孔隙结构,从而可以表现出不同的吸附性能、光学性质、电磁学性质。MOF材料成为现代材料物理和化学的研究热点之一,这些材料已经被广泛应用于氢气存储、气体吸附与分离、提纯、传感器、药物缓释、催化反应、电极材料等各个领域。随其种类及结构增多,MOF材料具有更加广阔的应用前景,将其应用于电化学储能领域作为超级电容器的电极材料,也是一大趋势。本发明提供了一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,具有优异的超级电容器电化学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料及其制备方法;本发明的制备方法简单,制得的超级电容器电极材料能有效提高现有超级电容器的性能。
本发明通过以下技术方案实现。
本发明提供一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,包含如
下步骤:
步骤1、将可溶性镍盐、可溶性钴盐和对苯二甲酸PTA溶于N,N-二甲基甲酰胺DMF中,搅拌均匀后再加入乙二醇,搅拌一定时间后得到混合溶液A;
步骤2、将混合溶液A转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热进行水热反应,反应结束后冷却至室温,将所得沉淀用DMF、无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中烘干,得到粉体B;
步骤3、将粉体B置于管式炉中,在惰性氛围中煅烧,得到NiO/CoO-MOF核壳结构粉体材料。
上述步骤1中,可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,所述的可溶性镍盐、可溶性钴盐、PTA、DMF和乙二醇的用量比为(0.05~0.3g):(0.05~0.3g):(0.03~0.2g):(8~50ml):(5~30ml),搅拌时间为30~90min。
上述步骤2中,反应釜放在烘箱中加热进行水热反应的温度为120~180℃,水热时间
为12~24h;烘箱中干燥温度为60~90℃,干燥时间12~18h。优选的,水热反应的温度为140~160℃,水热时间为12~18h。
上述步骤3中,煅烧温度为600~900℃,煅烧时间为1~2h。 优选的,煅烧温度为750~850℃。
本发明还提供一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料制备方法,其区别在于,上述步骤3用下述步骤替换:
步骤4、将粉体B分散到无水乙醇中,搅拌均匀后再加入硫代乙酰胺TAA,搅拌一定时间后得到混合溶液C;
步骤5、将混合溶液C转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热进行水热反应,反应结束后冷却至室温,将所得沉淀用无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中烘干,得到NiS/CoS-MOF核壳结构粉体材料。
上述步骤4中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为(0.02~0.04g):(10~30ml):(0.05~0.09g),搅拌时间为30~90min。
上述步骤5中,反应釜放在烘箱中加热进行水热反应的温度为140~180℃,水热时间
为4~8h;烘箱中干燥温度为30~70℃,干燥时间10~14h。优选的,水热反应的温度为140~150℃,水热时间为4~5h。
本发明进一步提供一种根据上述制备方法制得的基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料。
和现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明实验操作步骤简单、过程高效,实验步骤只需要水热反应、气氛烧结、硫化反应等;经气氛烧结后得到的NiO/CoO-MOF球形结构粉体材料,其球型结构规则有序,尺寸能达到纳米级且分布均匀,使其具有较高的比表面积,从而表现出优异的电化学性能;经硫化反应后得到的NiS/CoS-MOF核壳结构粉体材料,其球壳结构完整少有缺损,使其具有更高的比表面积和孔隙率,具有更加优异的电化学性能;将NiO/CoO-MOF球形结构和NiS/CoS-MOF核壳结构粉体材料应用于超级电容器,表现出较高的比电容和较稳定的循环性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
实施方式一
一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将一定质量的可溶性镍盐、一定质量的可溶性钴盐和一定质量的对苯二甲酸(PTA)溶于一定体积的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,搅拌均匀后再加入一定体积的乙二醇,超声震荡一定时间后得到混合溶液A;
步骤2、将步骤1所得混合溶液A转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热一定的时间,取出后冷却至室温后,将所得沉淀用DMF、无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中以一定温度烘干一段时间,得到粉体B;
步骤3、将一定量所得粉体B置于管式炉中,在氩气氛围中煅烧一定时间,得到所述的核壳结构NiO/CoO-MOF。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,所述的可溶性镍盐、可溶性钴盐、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇的用量比为(0.05~0.3g):(0.05~0.3g):(0.03~0.2g):(8~50ml):(5~30ml),超声震荡时间为30~90min。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中,反应釜放在烘箱中加热温度为120~180℃,加热时间为12~24h;粉体干燥温度为60~90℃,干燥时间12~18h。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为600~900℃,烧结时间为1~2h。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法制备的基于Ni/Co-MOF核壳结构氧化超级电容器。NiO/CoO-MOF核壳结构材料呈现由层片状堆积而成的独立球体,大小均匀,由于层状结构与球型结构的结合,使材料的比表面积得到增大,有利于提高材料的相关电化学性能。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法制备的基于Ni/Co-MOF核壳结构氧化超级电容器。其电化学性能测试过程中,恒电流充放电法测试比电容,其充放电电流密度为20mA/g;充放电性能测试,其电流密度为20mA/g,循环500次。
实施例1
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为18h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间16h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为481F/g,经过500次循环后,容量仍保持为389F/g,其容量保持率达到80.87%。
实施例2
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.1g:0.1g:0.06g:10ml:10ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为18h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间16h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为418F/g,经过500次循环后,容量仍保持为351F/g,其容量保持率达到83.97%。
实施例3
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.1g:0.1g:0.06g:16ml:12ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为18h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间16h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为447F/g,经过500次循环后,容量仍保持为359F/g,其容量保持率达到80.03%。
实施例4
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.1g:0.1g:0.06g:16ml:15ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为18h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间16h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为435F/g,经过500次循环后,容量仍保持为357F/g,其容量保持率达到82.07%。
实施例5
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.3g:0.3g:0.2g:50ml:30ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为18h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间16h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为429F/g,经过500次循环后,容量仍保持为331F/g,其容量保持率达到77.16%。
根据实施例1~实施例5电化学性能测试结果可得,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比优选方案为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml。
实施例6
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为120℃,加热时间为12h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间12h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为451F/g,经过500次循环后,容量仍保持为371F/g,其容量保持率达到82.26%。
实施例7
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为12h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间12h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为473F/g,经过500次循环后,容量仍保持为364F/g,其容量保持率达到76.96%。
实施例8
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为18h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间12h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为465F/g,经过500次循环后,容量仍保持为376F/g,其容量保持率达到80.86%。
实施例9
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml,超声震荡时间为60min。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为180℃,加热时间为24h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间12h。
根据实施方式一所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,所述的步骤2所得粉体B气氛烧结,烧结温度为800℃,烧结时间为2h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为441F/g,经过500次循环后,容量仍保持为335F/g,其容量保持率达到75.96%。
根据实施例6~实施例9电化学性能测试结果可得,水热反应温度优选为150℃,水热反应时间优选为12h。
实施方式二
一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将一定质量的可溶性镍盐、一定质量的可溶性钴盐溶和一定质量的对苯二甲酸(PTA)于一定体积的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,搅拌均匀后再加入一定体积的乙二醇,搅拌一定时间后得到混合溶液A;
步骤2、将步骤1所得混合溶液A转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热一定的时间,取出后冷却至室温后,将所得沉淀用DMF、无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中以一定温度烘干一段时间,得到粉体B;
步骤3、将一定量的步骤2所得粉体B分散到一定体积的无水乙醇中,搅拌均匀后再加入一定量的硫代乙酰胺(TAA),搅拌一定时间后得到混合溶液C;
步骤4、将步骤3所得混合溶液C转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热一定的时间,取出后冷却至室温后,将所得沉淀用无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中以一定温度烘干一段时间,得到粉体D;
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.02~0.04g:10~30ml:0.05~0.09g,超声震荡时间为30~90min。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为140~180℃,加热时间为4~8h;粉体干燥温度为30~70℃,干燥时间10~14h。
本实施方式所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法制备的基于Ni/Co-MOF核壳结构氧化、硫化的超级电容器。NiS/CoS-MOF核壳结构材料呈现由颗粒状堆积而成的独立球体,表面较为粗糙,且该球体为空心球壳,使材料的比表面积大幅增加,使其具有更加优异的电化学性能。
下述实施例10~15中,根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤1中可溶性镍盐为六水合硝酸镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,六水合硝酸镍、六水合硝酸钴溶、对苯二甲酸(PTA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇用量比为0.05g:0.05g:0.03g:8ml:5ml,超声震荡时间为60min。步骤2中反应釜放在烘箱中加热温度为150℃,加热时间为12h;粉体干燥温度为80℃,干燥时间12h。
实施例10
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.02g:10ml:0.05g,超声震荡时间为60min。
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为140℃,加热时间为4h;粉体干燥温度为50℃,干燥时间12h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为463F/g,经过500次循环后,容量仍保持为364F/g,其容量保持率达到78.62%。
实施例11
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.03g:20ml:0.07g,超声震荡时间为60min。
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为140℃,加热时间为4h;粉体干燥温度为50℃,干燥时间12h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为472F/g,经过500次循环后,容量仍保持为382F/g,其容量保持率达到80.93%。
实施例12
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.04g:30ml:0.09g,超声震荡时间为60min。
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为140℃,加热时间为4h;粉体干燥温度为50℃,干燥时间12h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为446F/g,经过500次循环后,容量仍保持为341F/g,其容量保持率达到76.46%。
根据实施例10~实施例12电化学性能测试结果可得,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比优选方案为0.03g:20ml:0.07g。
实施例13
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.03g:20ml:0.07g,超声震荡时间为60min。
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为140℃,加热时间为4h;粉体干燥温度为50℃,干燥时间12h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为469F/g,经过500次循环后,容量仍保持为371F/g,其容量保持率达到79.10%。
实施例14
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.03g:20ml:0.07g,超声震荡时间为60min。
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为160℃,加热时间为6h;粉体干燥温度为50℃,干燥时间12h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为451F/g,经过500次循环后,容量仍保持为360F/g,其容量保持率达到79.82%。
实施例15
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤3中,粉体B、无水乙醇和硫代乙酰胺的用量比为0.03g:20ml:0.07g,超声震荡时间为60min。
根据实施方式二所述的一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,步骤4中,反应釜放在烘箱中加热温度为180℃,加热时间为8h;粉体干燥温度为50℃,干燥时间12h。
在充放电电流密度为20mA/g时,首次放电容量为435F/g,经过500次循环后,容量仍保持为358F/g,其容量保持率达到82.30%。
根据实施例13~实施例15电化学性能测试结果可得,步骤4中,水热反应温度优选为140℃。
Claims (8)
1.一种基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:包含如
下步骤:
步骤1、将可溶性镍盐、可溶性钴盐和对苯二甲酸PTA溶于N,N-二甲基甲酰胺DMF中,搅拌均匀后再加入乙二醇,搅拌一定时间后得到混合溶液A;
步骤2、将混合溶液A转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热进行水热反应,反应结束后冷却至室温,将所得沉淀用DMF、无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中烘干,得到粉体B;
步骤3、将粉体B置于管式炉中,在惰性氛围中煅烧,得到NiO/CoO-MOF核壳结构粉体材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1中,可溶性镍盐为六水合硝酸
镍,可溶性钴盐为六水合硝酸钴,所述的可溶性镍盐、可溶性钴盐、PTA、DMF和乙二醇的用量比为(0.05~0.3g):(0.05~0.3g):(0.03~0.2g):(8~50ml):(5~30ml),搅拌时间为30~90min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤2中,反应釜放在烘箱中加热进
行水热反应的温度为120~180℃,水热时间为12~24h;烘箱中干燥温度为60~90℃,干燥时间为12~18h。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤3中,煅烧温度为600~900℃,煅
烧时间为1~2h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤3用下述步骤替换:
步骤4、将粉体B分散到无水乙醇中,搅拌均匀后再加入硫代乙酰胺TAA,搅拌一定后得到混合溶液C;
步骤5、将混合溶液C转入聚四氟乙烯内衬中,放入不锈钢高压反应釜中,将反应釜放在烘箱中以一定温度加热进行水热反应,反应结束后冷却至室温,将所得沉淀用无水乙醇和去离子水离心清洗数次,再放在烘箱中烘干,得到NiS/CoS-MOF核壳结构粉体材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:步骤4中,粉体B、无水乙醇和硫代乙
酰胺的用量比为(0.02~0.04g):(10~30ml):(0.05~0.09g),搅拌时间为30~90min。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:步骤5中,反应釜放在烘箱中加热进
行水热反应的温度为140~180℃,水热时间为4~8h;烘箱中干燥温度为30~70℃,干燥时间为10~14h。
8.根据权利要求1~7之一所述的制备方法制得的基于Ni/Co-MOF核壳结构超级电容器电
极材料。
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