一种溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法。
【背景技术】
[0002]钴酸镍(NiCo204)是一种尖晶石相结构的ΑΒ204型复合氧化物，其在晶体结构中，镍离子占据八面体位置，钴离子既占有八面体位置又占据四面体位置。相比于单一的氧化镍和四氧化三钴，钴酸镍本身具有较好的导电性。除此之外，钴酸镍具有较高的电化学性能，生产成本低，原料充足和环境友好等优点，吸引了研究学者的普遍关注，在德国的《德国应用化学》杂志(2015年，54卷1868页)有过报道。目前，已有文献报道制备钴酸镍的方法有:高温固相法、溶胶-凝胶法、机械化学合成法、液相化学沉淀法等，但此类方法制备的钴酸镍颗粒分布不均匀，分散性不好，产量低，并且制作方法较为繁琐复杂。目前，制备使用比较普遍的方法是水(溶剂)热法，因其具有工艺简单易行、能量消耗相对较小、且产物易于控制、反应时间较短等优点。在美国的《纳米快报》杂志(2013年，13卷3135页)和德国的《先进材料》杂志(2013年，25卷976页)有过报道，专利CN201210222916.2也公开了钴酸镍的合成方法。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法，应用该方法制备得到的钴酸镍纳米材料比表面积大，比容量高达1960F/g。
[0004]本发明提供一种溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法，步骤如下:
[0005](1)将 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，向其中加入无水乙酸钠使之完全溶解，得到混合溶液；
[0006](2)将得到的混合溶液在反应釜中在搅拌条件下恒温反应一定时间，洗涤，烘干，得到前驱体；
[0007](3)将前驱体在空气中经360-400°C恒温热处理，升温速率为1_2°C /min，保温时间为2-10h后，得到钴酸镍纳米材料。
[0008]作为优选，所述镍离子与钴离子的摩尔比为0.97-1.04:2。
[0009]进一步地，所述镍离子在聚乙二醇600中的浓度为0.17-0.2mol/L。
[0010]作为优选，所述ΚΝ03的加入量为0.0017-0.002mol/Lo
[0011]作为优选，所述无水乙酸钠的加入量为每50-60mL聚乙二醇600中加入10_15g无水乙酸钠。
[0012]作为优选，步骤(2)所述在搅拌条件下恒温反应是在120-150r/min的转速下恒温反应 16-24h。
[0013]本发明还提供应用上述任一所述的方法制备得到的钴酸镍纳米材料。
[0014]本发明还提供上述钴酸镍纳米材料在制备超级电容器电极中的应用。
[0015]本发明以聚乙二醇600作为溶剂，以Ni (Ν03)2.6H20和Co(N03)2.6H20为反应原料，以无水乙酸钠作为沉淀剂，以kno3为助剂，通过溶剂热法制备得到前驱体后，进而制备得到一种比表面积大^3m2/g)的钴酸镍纳米材料，比容量高达1960F/g，经过4000次充放电测试之后比容量仍保持在90%以上，能够作为超级电容器电极使用。制备方法简单、产品成本低、适合大规模生产。
【附图说明】
[0016]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0017]图1是实施例1中制备的钴酸镍纳米材料的X-射线衍射图，其中:横坐标是衍射角度(2 Θ )，纵坐标是相对衍射强度。
【具体实施方式】
[0018]以下的实施例仅为本发明的较优实施例，不应理解为对本发明的限定。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。实验中所用原料:Ni (Ν03)2.6H20和Co (N03)2.6H20均为分析纯。
[0019]本发明的溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法步骤如下:
[0020](1)称取 2.9gNi (Ν03)2.6H20(含镍离子 0.0lmol)、5.8g Co (N03) 2.6H20(含钴离子0.02mol)和0.01gKN03分散于50_60mL聚乙二醇600中，接着加入10_15g无水乙酸钠(NaCH3C00)，超声至完全溶解，然后将所得的混合溶液转移至反应釜中，加热至180-200°C，在搅拌条件下恒温反应16_24h，搅拌速度为120-150r/min ;待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在70-80°C条件下恒温干燥，即得到前驱体。
[0021](2)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经360-400°C恒温热处理2-10h(升温速率1-2°C /min)，即得钴酸镍纳米材料。
[0022]本申请人经实验发现，在以聚乙二醇600为溶剂的情况下，加入微量的ΚΝ03，能够大幅度提高制备的钴酸镍纳米材料的比表面积和比容量，因此，申请人猜测，10^03在其中起到了助剂的作用。
[0023]将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值1830-1960F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1370_1430F/g ;经过4000次充放电测试之后比容量仍保持在90%以上。
[0024]实施例1
[0025]本发明的溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法步骤如下:
[0026](1)称取 2.98祖(勵3)2*6!120(含镍离子0.0111101)、5.88 Co (Ν03) 2.6Η20 (含钴离子
0.02mol)和0.01gKN03分散于50mL聚乙二醇600中，接着加入10g无水乙酸钠(NaCH3C00)，超声至完全溶解，然后将所得的混合溶液转移至反应釜中，加热至200°C，在搅拌条件下恒温反应16h，搅拌速度为150r/min ;待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在80°C条件下恒温干燥，即得到前驱体。
[0027](2)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经360°C恒温热处理2h (升温速率1°C /min)，即得钴酸镍纳米材料。
[0028]将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值1960F/g，电流密度为2A/g时，比容量值为1430F/g ;经过4000次充放电测试之后比容量仍保持在92%以上。
[0029]实施例2
[0030]本发明的溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法步骤如下:
[0031](1)称取 2.98祖(勵3)2*6!120(含镍离子0.0111101)、5.88 Co (Ν03) 2.6Η20 (含钴离子
0.02mol)和0.018謂03分散于60mL聚乙二醇600中，接着加入12g无水乙酸钠(NaCH3C00)，超声至完