/碳納米管復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳納米管負載納米NiCo2S4的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，超級電容器因其具有高功率密度、充電短時間和循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。電極材料是影響超級電容器性能的關(guān)鍵因素，以RuO2等貴金屬氧化物因其贗電容原理有較大的比電容值，但昂貴的價格和毒性限制了其商業(yè)化應(yīng)用。一些廉價金屬硫化物代替貴金屬作為超級電容器電極材料成為研究熱點。NiCo2S4是一種典型的尖晶石結(jié)構(gòu)復(fù)合金屬硫化物，存在Co3+/Co2+及Ni 3+/Ni2+氧化還原電對，可以獲得較高的工作電壓窗口和比電容值，同時因其廉價無毒表現(xiàn)為極具潛力的電極材料，因此不同結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸的NiCo2S4的制備受到了眾多研究人員的關(guān)注(如Chen等，Nanoscale, 2013, 5 (19), 8879; Wan 等，Crystengcomm, 2013, 15 (38), 7649; Chen 等，ACSNano, 2014,8(9),9531; Zhang 等，Nanoscale, 2014, 6 (16), 9824; Pu 等，ACSSustain.Chem.Eng.2014,2 (4), 809; Zhu 等，J.Power.Sources.2015,273,584)。然而NiCo2S4作為電極材料運用于超級電容器的時候，往往存在一個問題一材料的電阻過大，導電性偏低，導致超級電容器在大電流密度下循環(huán)充放電不夠穩(wěn)定。因而，需要以一定的方式將碳材料加入到NiCo2S4電極材料中，來提高電極材料的導電性，以達到增強其電化學性能的目的。如Peng等用原位法制備NiCo2S4/石墨稀復(fù)合材料(ChemicalCommunicat1ns, 2013, 49 (86), 10178) ; Xiao 等在碳纖維上生長 NiCo2S4納米管(NanoLetter, 2014, 14 (2), 831) ; Wu 等一步合成了 NiCo2S4/氧化石墨復(fù)合材料(J.Mater.Chem.A, 2014, 2 (48), 20990) ; Ding 等制備了 NiCo2S4/碳布復(fù)合材料(RSC Advances,2015，5(60)，48631)等。
[0003]碳納米管(CNTs)具有特殊的一維中空的納米結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的導電性能。但CNTs單獨作為超級電容器電極材料比電容值過低，一般只有40F/g。將碳納米管與NiCo2S4組成復(fù)合電極材料，兩者可以取長補短，有望得到具有高比電容、高導電率、循環(huán)充放電穩(wěn)定的超級電容器電極材料。
[0004]NiCo2S4與石墨烯、氧化石墨、碳纖維、碳布等碳材料的復(fù)合運用于超級電容器領(lǐng)域已有報道，但未見到NiCo2S4與碳納米管形成復(fù)合材料應(yīng)用于超級電容器領(lǐng)域的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種NiCo2S4/碳納米管復(fù)合納米電極材料的制備方法，該方法可以提高超級電容器電極材料的比電容和循環(huán)充放電穩(wěn)定性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:將Ni (NO3)2.6H20和Co (NO3)2.6H20溶于二甘醇中，配制成含Ni2+/Co2+摩爾比為1:2的混合金屬溶液A ;將硫脲和碳納米管溶于二甘醇中，超聲分散形成溶液B ;將所述溶液B逐滴加入到溶液A中得到混合溶液；將所述混合溶液在80°C下充分攪拌均勻，移入反應(yīng)釜，置換H2，置換之后將H2的壓強調(diào)到l~5MPa ;將反應(yīng)釜放進油浴鍋中，設(shè)置攪拌速率為400r/min，溫度為120~200°C，反應(yīng)時間為8~16h ;所得產(chǎn)物用乙醇和蒸餾水清洗至中性，離心分離，80°C烘干得到NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明優(yōu)點:本發(fā)明方法為一步合成直接得到產(chǎn)物的制備方法，具有操作簡單、環(huán)境友好、耗能低等優(yōu)點；所獲得的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料用于超級電容器電極時具有較高的比電容值和良好的電化學性能穩(wěn)定性。
[0008]本發(fā)明采用X射線衍射技術(shù)(XRD)分析本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合納米材料的物相，采用透射電子顯微鏡(TEM)表征本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合納米材料的微觀結(jié)構(gòu)，采用電化學工作站來測試本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的電化學性能，可知本發(fā)明成功制備出了具有較高的比電容值和良好的電化學性能穩(wěn)定性的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料。
【附圖說明】
[0009]圖1是實施方式一制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的XRD曲線圖，證實制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料含有NiCo2S4物相和碳納米管物相。
[0010]圖2是實施方式一制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的TEM圖，通過圖2可知本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料形成了 NiCo2S4包覆碳納米管的結(jié)構(gòu)。
[0011]圖3是實施方式一制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的循環(huán)伏安曲線圖，通過圖3可知本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)伏安特性和Co3+/Co2+及Ni3+/Ni2+氧化還原峰。
[0012]圖4是實施方式一制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的恒流放電曲線圖，通過圖4可知本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料在電流密度為lA/g、2A/g、4A/g、10A/g下的比電容值分別為 1083.2F/g、1008F/g、936F/g、796F/g。
[0013]圖5是實施方式一制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性能圖，通過圖5可知本發(fā)明制備的NiCo2S4/碳納米管復(fù)合材料在ΙΟΑ/g電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)仍保持98%以上的比電容值。
【具體實施方式】
[0014]下面是結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0015]【具體實施方式】一:一種NiCo2S4/碳納米管復(fù)合納米磁性材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的:將1.5mmol Ni (NO3)2.6Η20和3mmol Co (NO3)2.6Η20溶于30ml的二甘醇中，80°C下攪拌至溶液，配制成含Ni2+/Co2+摩爾比為1:2的混合金屬溶液A ;將13.5mmol硫脲和45mg碳納米管溶于27ml 二甘醇中，80°C下超聲分散30min，形成溶液B