本发明涉及石墨烯技术领域，具体的说，是ni(oh)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料的制备方法。
背景技术：
ni(oh)2是一种p型半导体，改善ni(oh)2结构稳定性和导电性的有效方法之一是向其中添加碳材料。作为碳材料的碳纳米管(cnts)和石墨烯自问世以来，由于其优异的化学和物理性能引起了研究者的极大关注。cnts是一种具有特殊结构的一维材料，独特的结构赋予其优良的物理化学特性。
石墨烯是一种二维新型碳材料，是碳原子由sp2杂化连接而成的单原子层，其基本结构是一种稳定的苯六元环结构，稳定的正六边形结构保证了自身非常稳定的性质。因此将ni(oh)2与cnts、石墨烯复合，所得到的ni(oh)2-cnts/石墨烯复合结构可以维持电极稳定性，从而提高其循环性能，与碳基材料复合还可以大幅度改善电极材料的导电性，提升其倍率性能。
采用化学沉淀法制备了石墨烯/swcnts/ni(oh)2复合材料，研究了石墨烯与cnts的不同质量比对复合材料结构和性能的影响，其用于超级电容器显示了良好的循环性能。
通过乙醇溶剂热法合成了镍铝层状双氢氧化物/石墨烯/cnts复合材料，其结构有利于提高电极材料的电化学性能，作为电极材料拥有高的比电容(5ma/cm2时1562f/g)、优良的倍率性能和循环稳定性。
通过水热法制备了碳纳米管-α-ni(oh)2/石墨烯复合材料，作为超级电容器的电极材料，在电流密度为15a/g下经过1000次循环后比容量仍能达到1008f/g。通过cvd法制备了含有ni(oh)2纳米片、cnts、石墨烯的复合材料，电流密度为10a/g时，经过500次循环后其比电容仍能保持80％，表现了高的容量保持率。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供ni(oh)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，本发明采用cnts和rgo的协同的作用有效提高了电极材料的导电性，特别是cnts阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。
cnts作为弹性支撑材料，抑制了电极材料在充放电过程中的体积膨胀，在快速充放电中有利于电解质离子的扩散，有利于增加电解液与活性物质的接触表面积，从而使电极材料具有较高的放电比容量及较好的稳定性。
本发明所制备的材料具有高比容量和良好循环稳定性的电极材料，为镍基电池高性能、低成本电极材料的优化制备提供便利。
ni(oh)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤s1：制备go/cnts混合溶液；
步骤s2：具体是指：按照质量比go:ni(oh)2＝1：8称取一定量的硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)溶于10ml去离子水中，将该溶液缓慢滴加到上述go/cnts混合溶液中，搅拌3-4h；
步骤s3：水热反应；
步骤s4：真空干燥，得到ni(oh)2-cnts/rgo复合材料。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤s1具体是指：称取100mg已制备好的go和30mgcnts溶于100ml去离子水中，搅拌超声处理4-8h，得到分散良好的go/cnts混合溶液；
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤s3具体是指：将一定量的naoh水溶液加入上述溶液中并搅拌2h后加入0.5ml水合联氨，搅拌0.5-1h；随后将溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在恒温干燥箱中进行水热反应；
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤s4具体是指；待反应结束后，静置24h，再进行过滤，用去离子水和无水乙醇反复洗涤数次，然后在80℃下真空干燥12-24h，得到ni(oh)2-cnts/rgo复合材料。
ni(oh)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，包括以下重量组分的原料：石墨粉50-100份、浓硫酸5-16份、kmno43-5份、nano32-4份、h2o270-90份、碳纳米管5-20份、硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)12-15份、naoh0.3-0.8份，水合联氨1-3份、无水乙醇2-6份份。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述石墨粉的粒径为30-40μm。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述浓硫酸的浓度大于98％。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述泡沫镍的厚度为1mm、面密度为320g/cm2、孔隙率为95％。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述碳纳米管的外径为30～50nm，长度为10～20μm的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明采用cnts和rgo的协同的作用有效提高了电极材料的导电性，特别是cnts阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。
cnts作为弹性支撑材料，抑制了电极材料在充放电过程中的体积膨胀，在快速充放电中有利于电解质离子的扩散，有利于增加电解液与活性物质的接触表面积，从而使电极材料具有较高的放电比容量及较好的稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本发明通过下述技术方案实现，ni(oh)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料，包括以下重量组分的原料：石墨粉50-100份、浓硫酸5-16份、kmno43-5份、nano32-4份、h2o270-90份、碳纳米管5-20份、硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)12-15份、naoh0.3-0.8份，水合联氨1-3份、无水乙醇2-6份。
需要说明的是，通过上述改进，cnts阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。
cnts作为弹性支撑材料，抑制了电极材料在充放电过程中的体积膨胀，在快速充放电中有利于电解质离子的扩散，有利于增加电解液与活性物质的接触表面积，从而使电极材料具有较高的放电比容量及较好的稳定性。
本发明所制备的材料具有高比容量和良好循环稳定性的电极材料，为镍基电池高性能、低成本电极材料的优化制备提供便利。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述石墨粉的粒径为30-40μm。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述浓硫酸的浓度大于98％。
为了更好的实现本发明，所述泡沫镍的厚度为1mm、面密度为320g/cm2、孔隙率为95％。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述碳纳米管的外径为30～50nm，长度为10～20μm的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。
需要说明的是，通过上述改进，
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，将实施例1-实施例2所制得的样品进行测试；活性物质、导电剂乙炔黑和粘结剂ptfe乳液按质量比85:10:5在玛瑙研钵中充分混合，再用无水乙醇将其调成糊状，均匀的涂抹在面积10mm×10mm的泡沫镍上，涂抹质量在2mg～4mg范围内，真空干燥(60℃)3h去除电极中的水分，在10mpa压力下压成薄片，并计算出每个泡沫镍片上涂抹的活性物质的质量，作为后续电化学性能测试时用。电化学性能测试采用三电极体系，辅助电极10mm×10mm的铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极(sce)，电解液为6mol/lkoh溶液。对材料进行循环伏安(cv)和电化学交流阻抗(eis)测试，cv测试扫描电压范围为0.1-0.7v，eis测试频率范围为0.01-100000hz。对材料进行恒电流充放电测试。
随着水热反应温度升高，ni(oh)2-cnts/rgo复合材料的衍射峰强度增大，当温度升高时，为晶粒的成核生长提供了有利的条件，晶粒的大小会随着反应温度的升高而增大。具有较低的结晶度和较小的晶格刚性，生成的晶粒尺寸比较小，有利于电解液离子的扩散和渗透。
故：经过多次试验，水热反应温度为120℃、150℃、180℃制备的样品分别标记为ncr-120、ncr-150、ncr-180。在不含cnts时，用上述同样方法制备ni(oh)2/rgo，不含go和cnts时，制备ni(oh)2，分别标记为nr-120和n-120，(1)采用不同反应温度，通过简单的一步水热法制备了氢氧化镍/碳纳米管/还原氧化石墨烯(ni(oh)2-cnts/rgo)复合材料。
当水热温度为120℃时，所制备的复合材料中的ni(oh)2为六方形的β-ni(oh)2纳米片，其与cnts均匀分散在rgo片层表面上，有效阻止了rgo的团聚，并形成了三维网络结构。
当水热反应温度为120℃时，ni(oh)2-cnts/rgo电极材料在0.2c时放电比容量最大为362.8mah/g，远高于ni(oh)2、ni(oh)2/rgo的放电比容量，5c时放电比容量为286.2mah/g，仍大于ni(oh)2在0.2c时的放电比容量，呈现出良好的倍率性能，说明cnts和rgo的协同的作用有效提高了电极材料的导电性，特别是cnts阻止石墨烯片层的重叠，在充放电过程中稳定了电极材料的结构，表现出优秀的倍率性能和循环稳定性。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，ni(oh)2-碳纳米管还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤s1：制备go/cnts混合溶液；具体是指：称取100mg已制备好的go和30mgcnts溶于100ml去离子水中，搅拌超声处理4-8h，得到分散良好的go/cnts混合溶液；
步骤s2：具体是指：按照质量比go:ni(oh)2＝1：8称取一定量的硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)溶于10ml去离子水中，将该溶液缓慢滴加到上述go/cnts混合溶液中，搅拌3-4h；
步骤s3：水热反应；具体是指：将一定量的naoh水溶液加入上述溶液中并搅拌2h后加入0.5ml水合联氨，搅拌0.5-1h；随后将溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在恒温干燥箱中进行水热反应；
步骤s4：真空干燥，得到ni(oh)2-cnts/rgo复合材料。具体是指；待反应结束后，静置24h，再进行过滤，用去离子水和无水乙醇反复洗涤数次，然后在80℃下真空干燥12-24h，得到ni(oh)2-cnts/rgo复合材料。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。