一种Ni4OHF7电极材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种Ni

背景技术

为了弥补传统化石燃料的短缺，开发可替代的、可持续的能源储存和转换装置已成为迫切的需求。超级电容器作为一种新型的绿色储能器件，因其具有比电容高，循环寿命长和倍率性能好等特点而引起了广泛的关注。电极材料是超级电容器的关键所在，决定了储能器件的主要指标。常见的电极材料可以分为三大类：通过静电吸附来储存能量的碳材料，依赖于电极材料的表面和次表面发生的氧化还原反应来进行能量存储的导电聚合物材料和过渡金属氧化物材料。对于碳材料来说，其电容值正比于电极的比表面积，而碳材料的比表面积比较低，导致碳材料的比电容较低；对于导电聚合物以及过渡金属氧化物的相关材料来说，其稳定性较差，不能满足长时间充放电的需求，尤其是经典的赝电容材料，如RuO

随着科技的发展，科研人员研发出Ni

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Ni

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种Ni

将二价镍盐、氟化铵和乙二醇混合，得到混合溶液；

将所述混合溶液进行溶剂热反应，得到所述Ni

优选的，所述溶剂热反应的温度为140～200℃，时间为16～30h。

优选的，所述溶剂热反应后还包括：将溶剂热反应的产物依次进行冷却、离心、干燥和研磨，得到所述Ni

优选的，所述离心的转速为6000～7500r/min，时间为30～60min；

所述干燥为烘干，所述烘干的温度为60～70℃，时间为10～16h。

优选的，所述二价镍盐包括硝酸镍、氯化镍、醋酸镍或硫酸镍。

优选的，所述二价镍盐和氟化铵的摩尔比为5～10:5～20。

优选的，所述二价镍盐的物质的量和乙二醇的体积比为5～10mmol:30～50mL。

优选的，所述混合依次在搅拌和超声的条件下进行，所述搅拌的转速为6000～8000r/min，时间为0.5～1h；所述超声的功率为70～90W，时间为0.5～1h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的Ni

本发明还提供了上述技术方案所述Ni

本发明提供了一种Ni

附图说明

图1为实施例1制备得到的Ni

图2为对比例1制备得到的Ni

图3为对比例2制备得到的产物的XRD谱图；

图4为实施例1制备得到的Ni

图5为实施例2制备得到的Ni

图6为对比例1制备得到的Ni

图7为实施例1制备得到的Ni

图8为实施例2制备得到的Ni

图9为实施例1制备得到的Ni

图10为实施例1制备得到的Ni

图11为实施例1制备得到的Ni

图12为实施例1制备得到的Ni

图13为实施例1制备得到的Ni

图14为实施例1制备得到的Ni

具体实施方式

本发明提供了一种Ni

将二价镍盐、氟化铵和乙二醇混合，得到混合溶液；

将所述混合溶液进行溶剂热反应，得到所述Ni

在本发明中，如无特殊说明所有原料均为常规市售产品。

本发明将二价镍盐、氟化铵和乙二醇混合，得到混合溶液。在本发明中，所述二价镍盐优选包括硝酸镍、氯化镍、醋酸镍或硫酸镍，更优选为氯化镍或硫酸镍。在本发明中，所述二价镍盐和氟化铵的摩尔比优选为5～10:5～20，更优选为5～10:10～15；在本发明的实施例中所述二价镍盐和氟化铵的摩尔比为10:15或5:20。在本发明中，所述二价镍盐的物质的量和乙二醇的体积比优选为5～10mmol:30～50mL，更优选为5～10mmol:30～40mL；在本发明的实施例中，所述二价镍盐的物质的量和乙二醇的体积为10mmol:30mL或5mmol:40mL。

在本发明中，所述混合优选依次在搅拌和超声的条件下进行，所述搅拌的转速优选为6000～8000r/min，更优选为6500～7000r/min；时间优选为0.5～1h，更优选为0.6～0.8h。在本发明中，所述超声的功率优选为70～90W，更优选为80～90W；时间优选为0.5～1h，更优选为0.6～0.8h。

本发明以乙二醇为溶剂，能够减少不必要发生的副反应，从而提高电极材料的纯度，以此提高电极材料的比电容。此外，乙二醇中的羟基提供了生成Ni

得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液进行溶剂热反应，得到所述Ni

在本发明中，所述溶剂热反应优选包括以下化学反应：

NiCl

NiCl

NH

Ni

8NiF

Ni

在本发明中，所述溶剂热反应后还优选包括：将溶剂热反应的产物依次进行冷却、离心、干燥和研磨，得到所述Ni

在本发明中，所述离心的转速优选为6000～7500r/min，更优选为6500～7000r/min；时间优选为30～60min，更优选为40～50min。

在本发明中，所述干燥优选为将离心得到的固体进行烘干。本发明在进行烘干前还优选包括：将离心得到的固体进行洗涤。在本发明中，所述洗涤优选包括依次进行的水洗和无水乙醇洗，所述水洗的次数优选为2～4次，更优选为3次；所述无水乙醇洗的次数优选为1～3次，更优选为2次。

在本发明中，所述烘干的温度优选为60～70℃，更优选为62～65℃；时间优选为10～16h，更优选为12～15h。

本发明对所述研磨的方法无特殊限定，选用本领域技术人员熟知的研磨方法即可。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的Ni

本发明提供的Ni

本发明还提供了上述技术方案所述Ni

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将10mmol的氯化镍，15mmol的氟化铵和30mL乙二醇在转速为6000r/min的体条件搅拌1h后在功率为90W的条件下超声1h，得到混合溶液；

将所述混合溶液按照10℃/min的升温速率升温至160℃进行20h溶剂热反应，将溶剂热反应的产物冷却至25℃后以6500r/min的转速进行30min离心，将离心得到的固体进行洗涤(水洗3次，无水乙醇洗1次)后在60℃烘干12h，得到Ni

实施例2

将5mmol的氯化镍，20mmol的氟化铵和40mL乙二醇在转速为7000r/min的体条件搅拌0.5h后在功率为80W的条件下超声0.5h，得到混合溶液；

将所述混合溶液按照10℃/min的升温速率升温至140℃进行30h溶剂热反应，将溶剂热反应的产物冷却至20℃后以7000r/min的转速进行离心，将离心得到的固体进行洗涤(水洗4次，无水乙醇洗2次)后在70℃烘干12h，得到Ni

对比例1

按照实施例1的方法制备Ni

对比例2

利用微波法在液相中合成Ni

将0.1mmol的PVDF和0.3mmol的BF

将实施例1制备得到的Ni

对比图1中实施例1制备得到Ni

将图2中的谱图和图1中Ni

将图3中的谱图和图1中Ni

将实施例1、2制备得到的Ni

由图4可知实施例1制备得到的Ni

由图5可知实施例2制备得到的Ni

由图6可知对比例1制备得到的Ni

将实施例1、2制备得到的Ni

由图7可以看出，实施例1制备得到的Ni

由图8可以看出，实施例2制备得到的Ni

将实施例1制备得到的Ni

由图9可知，实施例1制备得到的Ni

将对比例2制备得到的Ni

将实施例1制备得到的Ni

由图10可知，当电流密度为1A/g时Ni

将实施例1制备得到的Ni

将实施例1制备得到的Ni

将实施例1制备得到的Ni

将实施例1制备得到的Ni

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。