一種溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法。
【背景技術】
[0002]鈷酸鎳(NiCo204)是一種尖晶石相結構的ΑΒ204型復合氧化物，其在晶體結構中，鎳離子占據(jù)八面體位置，鈷離子既占有八面體位置又占據(jù)四面體位置。相比于單一的氧化鎳和四氧化三鈷，鈷酸鎳本身具有較好的導電性。除此之外，鈷酸鎳具有較高的電化學性能，生產成本低，原料充足和環(huán)境友好等優(yōu)點，吸引了研究學者的普遍關注，在德國的《德國應用化學》雜志(2015年，54卷1868頁)有過報道。目前，已有文獻報道制備鈷酸鎳的方法有:高溫固相法、溶膠-凝膠法、機械化學合成法、液相化學沉淀法等，但此類方法制備的鈷酸鎳顆粒分布不均勻，分散性不好，產量低，并且制作方法較為繁瑣復雜。目前，制備使用比較普遍的方法是水(溶劑)熱法，因其具有工藝簡單易行、能量消耗相對較小、且產物易于控制、反應時間較短等優(yōu)點。在美國的《納米快報》雜志(2013年，13卷3135頁)和德國的《先進材料》雜志(2013年，25卷976頁)有過報道，專利CN201210222916.2也公開了鈷酸鎳的合成方法。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供了一種溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法，應用該方法制備得到的鈷酸鎳納米材料比表面積大，比容量高達1960F/g。
[0004]本發(fā)明提供一種溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法，步驟如下:
[0005](1)將 Ni (N03) 2.6H20、Co (N03) 2.6H20 和微量 KN03加入到聚乙二醇 600 中充分溶解，向其中加入無水乙酸鈉使之完全溶解，得到混合溶液；
[0006](2)將得到的混合溶液在反應釜中在攪拌條件下恒溫反應一定時間，洗滌，烘干，得到前驅體；
[0007](3)將前驅體在空氣中經(jīng)360-400°C恒溫熱處理，升溫速率為1_2°C /min，保溫時間為2-10h后，得到鈷酸鎳納米材料。
[0008]作為優(yōu)選，所述鎳離子與鈷離子的摩爾比為0.97-1.04:2。
[0009]進一步地，所述鎳離子在聚乙二醇600中的濃度為0.17-0.2mol/L。
[0010]作為優(yōu)選，所述ΚΝ03的加入量為0.0017-0.002mol/Lo
[0011]作為優(yōu)選，所述無水乙酸鈉的加入量為每50-60mL聚乙二醇600中加入10_15g無水乙酸鈉。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(2)所述在攪拌條件下恒溫反應是在120-150r/min的轉速下恒溫反應 16-24h。
[0013]本發(fā)明還提供應用上述任一所述的方法制備得到的鈷酸鎳納米材料。
[0014]本發(fā)明還提供上述鈷酸鎳納米材料在制備超級電容器電極中的應用。
[0015]本發(fā)明以聚乙二醇600作為溶劑，以Ni (Ν03)2.6H20和Co(N03)2.6H20為反應原料，以無水乙酸鈉作為沉淀劑，以kno3為助劑，通過溶劑熱法制備得到前驅體后，進而制備得到一種比表面積大^3m2/g)的鈷酸鎳納米材料，比容量高達1960F/g，經(jīng)過4000次充放電測試之后比容量仍保持在90%以上，能夠作為超級電容器電極使用。制備方法簡單、產品成本低、適合大規(guī)模生產。
【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0017]圖1是實施例1中制備的鈷酸鎳納米材料的X-射線衍射圖，其中:橫坐標是衍射角度(2 Θ )，縱坐標是相對衍射強度。
【具體實施方式】
[0018]以下的實施例僅為本發(fā)明的較優(yōu)實施例，不應理解為對本發(fā)明的限定。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。實驗中所用原料:Ni (Ν03)2.6H20和Co (N03)2.6H20均為分析純。
[0019]本發(fā)明的溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法步驟如下:
[0020](1)稱取 2.9gNi (Ν03)2.6H20(含鎳離子 0.0lmol)、5.8g Co (N03) 2.6H20(含鈷離子0.02mol)和0.01gKN03分散于50_60mL聚乙二醇600中，接著加入10_15g無水乙酸鈉(NaCH3C00)，超聲至完全溶解，然后將所得的混合溶液轉移至反應釜中，加熱至180-200°C，在攪拌條件下恒溫反應16_24h，攪拌速度為120-150r/min ;待反應結束后將前驅體溶液冷卻至室溫，將所得產物先用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌3次，并在70-80°C條件下恒溫干燥，即得到前驅體。
[0021](2)將所得前驅體置于管式爐中在空氣中經(jīng)360-400°C恒溫熱處理2-10h(升溫速率1-2°C /min)，即得鈷酸鎳納米材料。
[0022]本申請人經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，在以聚乙二醇600為溶劑的情況下，加入微量的ΚΝ03，能夠大幅度提高制備的鈷酸鎳納米材料的比表面積和比容量，因此，申請人猜測，10^03在其中起到了助劑的作用。
[0023]將上述制備的鈷酸鎳納米材料進行充放電實驗，電流密度為0.5A/g時，比容量值達到了比較高的值1830-1960F/g，電流密度為2A/g時，比容量值為1370_1430F/g ;經(jīng)過4000次充放電測試之后比容量仍保持在90%以上。
[0024]實施例1
[0025]本發(fā)明的溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法步驟如下:
[0026](1)稱取 2.98祖(勵3)2*6!120(含鎳離子0.0111101)、5.88 Co (Ν03) 2.6Η20 (含鈷離子
0.02mol)和0.01gKN03分散于50mL聚乙二醇600中，接著加入10g無水乙酸鈉(NaCH3C00)，超聲至完全溶解，然后將所得的混合溶液轉移至反應釜中，加熱至200°C，在攪拌條件下恒溫反應16h，攪拌速度為150r/min ;待反應結束后將前驅體溶液冷卻至室溫，將所得產物先用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌3次，并在80°C條件下恒溫干燥，即得到前驅體。
[0027](2)將所得前驅體置于管式爐中在空氣中經(jīng)360°C恒溫熱處理2h (升溫速率1°C /min)，即得鈷酸鎳納米材料。
[0028]將上述制備的鈷酸鎳納米材料進行充放電實驗，電流密度為0.5A/g時，比容量值達到了比較高的值1960F/g，電流密度為2A/g時，比容量值為1430F/g ;經(jīng)過4000次充放電測試之后比容量仍保持在92%以上。
[0029]實施例2
[0030]本發(fā)明的溶劑熱法制備鈷酸鎳納米材料的方法步驟如下:
[0031](1)稱取 2.98祖(勵3)2*6!120(含鎳離子0.0111101)、5.88 Co (Ν03) 2.6Η20 (含鈷離子
0.02mol)和0.018謂03分散于60mL聚乙二醇600中，接著加入12g無水乙酸鈉(NaCH3C00)，超聲至完