片。
[0029] 其中，a为制备的硅纳米片掺杂材料的XRD曲线，XRD曲线与单质镍和四氧化三钴 的标准卡片相对应。b为制备的硅纳米片掺杂材料的扫描电镜图。
[0030] 图5.为以实施例3中得到的硅纳米片掺杂钴酸镍为超级电容器电极材料，在不同 电流密度下的充放电曲线及其在10安培/克电流密度下充放电2000次所测得到的循环曲 线。
[0031] 其中，a为充放电曲线，b为循环曲线。从图中可以看出在电流密度为2.0,4.0， 6. 0,8. 0,10. 0安培/克时，其初始放电容量分别可以达到1972. 1，1633. 5,1294. 9,1108. 8， 1072. 1法拉/克；经2000次循环后，比容仍为初始值的77. 23%。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
[0033] 实施例1
[0034] 将10毫克聚乙烯吡咯烷酮加入到1. 220克硅纳米片（常规高能研磨机湿法球磨 制备得到）的乙醇溶液（固含量11. 48% )中，超声使硅纳米片均匀分散后与1. 244克醋酸 镍分别加到50毫升丙三醇溶液中，加热到290°C，保持1小时。经数次离心、洗涤后，置于 60°C真空干燥箱内干燥12小时，得到分散均匀、黑色单质镍包覆的硅纳米片，其X-射线衍 射、扫描电镜图片如图1所示，其尺寸在100_200nm之间。
[0035] 实施例2
[0036] 将10毫克聚乙烯吡咯烷酮加入到1. 220克硅纳米片的乙醇溶液（固含量 11. 48% )中，超声使硅纳米片分散均匀后与2. 488克醋酸镍分别加到50毫升丙三醇溶液 中，加热到290°C，保持1小时。经数次离心、洗涤后，置于60°C真空干燥箱内干燥12小时， 得到团聚结构、黑色单质镍包覆的硅纳米片，其X-射线衍射、扫描电镜图片如图2所示，产 物的尺寸在1微米以上。
[0037] 实施例3
[0038] 将0.086克单质镍包覆的硅纳米片（硅与镍的摩尔比1 :1)，0.474克氯化钴，0.6 克尿素，20毫克聚乙烯吡咯烷酮溶解于30毫升去离子水中，搅拌混合后转移至50毫升不锈 钢反应釜中，在180°C条件下，反应12小时后产物经离心分离、洗涤后，置于60°C真空干燥 箱内干燥得到硅纳米片掺杂的镍钴氢氧化物前驱体（即硅纳米片掺杂的镍钴氢氧化物）。 硅纳米片掺杂的镍钴氢氧化物前驱体在空气中以1°C/min的升温速率加热到450°C并保温 3小时，最终得到硅纳米片掺杂的钴酸镍，X-射线衍射、扫描电镜及透射电镜图片如图3所 示，扫描电镜表明产物呈海胆形貌，其尺寸在1-2微米。
[0039] 实施例4
[0040] 将0.086克单质镍包覆的硅纳米片（硅与镍的摩尔比0.5:1)，0.948克氯化钴， 〇. 6克尿素，20毫克聚乙烯吡咯烷酮溶解于30毫升去离子水中，搅拌混合后转移至50毫升 不锈钢反应釜中，在160°C条件下，反应12小时后产物经离心、洗涤后，置于60°C真空干燥 箱内干燥得到硅纳米片掺杂的镍钴氢氧化物前驱体，前驱体在空气中以1°C/min的升温速 率，加热到350°C并保温3小时后得到如图4所示的多面体形貌，其X-射线衍射图证明产物 为娃纳米片惨杂的钻酸镇。
[0041] 实施例5
[0042] 以实施例3中得到的硅纳米片掺杂的海胆状钴酸镍为超级电容器电极材料，以铂 电极为对电极，Ag/AgCl2为参比电极，在电流密度为2. 0,4. 0,6. 0,8. 0,10. 0安培/克时，其 初始放电容量分别可以达到1972. 1，1633. 5,1294. 9,1108. 8,1072. 1法拉/克；经2000次 循环后，比容仍为初始值的77. 23%。图5为实施例3中得到的电极材料在不同电流密度下 的充放电曲线及在电流密度为10安培/克时，经过2000次充放电循环的曲线，结果表明硅 纳米片掺杂钴酸镍具有优异的超级电容器性能和循环稳定性。
[0043]与其他电极材料的性能比较结果如表1所示，通过比较，本发明实施例所得到的 硅纳米片掺杂钴酸镍在容量及循环稳定性方面，均显著优于其他电极材料。
[0044]表1
【主权项】
1. 一种娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于该娃纳米片渗杂钻酸镶具有海胆结构，是通 过W下方法制备得到的： 娃纳米片己醇溶液和醋酸镶在丙=醇溶液中反应合成得到单质镶包覆的娃纳米片；再 将单质镶包覆的娃纳米片，氯化钻、水、表面活性剂和抑值调节剂混合，水热反应得到娃纳 米片渗杂的镶钻氨氧化物；然后将娃纳米片渗杂镶钻氨氧化物在空气中加热退火，得到娃 纳米片渗杂的钻酸镶。
2. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于所述的表面活性剂为聚己 締化咯烧酬，所述的抑值调节剂为尿素。
3. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于所述的娃纳米片己醇溶液 是通过W下方法制备得到的；将聚己締化咯烧酬加到娃纳米片的己醇溶液中，超声使娃纳 米片均匀分散，聚己締化咯烧酬的加入量为娃纳米片质量的1% -10%，娃纳米片在己醇溶 液中的浓度为0. 1-1摩尔/升。
4. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于，所述娃纳米片和醋酸镶 的摩尔配比为0. 5-1. 5:1，醋酸镶在丙=醇溶液中的浓度为0. 5-50克/升。
5. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于，反应合成得到单质镶包 覆的娃纳米片采用的反应温度为200-290°C，反应时间为0. 5-3小时。
6. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于，单质镶包覆的娃纳米片 中的单质镶和氯化钻的摩尔配比为0. 5-1: 1，氯化钻的浓度为20-100毫摩尔/升。
7. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶的制备方法，其特征在于，pH值调节剂 加入后抑值调至10-14,所述水热反应温度为140-200°C，反应时间为0. 5-24小时。
8. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于，所述退火温度为 300-500°C，升温速率为1-5°C /min,保温时间为1-4小时。
9. 根据权利要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶，其特征在于获得的娃纳米片渗杂的钻 酸镶的纳米颗粒大小在1-3微米之间。
10. -种权利要求要求1所述的娃纳米片渗杂钻酸镶的制备方法，其特征在于该方法 包括W下步骤： 娃纳米片己醇溶液和醋酸镶在丙=醇溶液中反应合成得到单质镶包覆的娃纳米片；再 将单质镶包覆的娃纳米片，氯化钻、水、表面活性剂和抑值调节剂混合，水热反应得到娃纳 米片渗杂的镶钻氨氧化物；然后将娃纳米片渗杂镶钻氨氧化物在空气中加热退火，得到娃 纳米片渗杂的钻酸镶，该娃纳米片渗杂的钻酸镶具有海胆结构。
【专利摘要】本发明公开了一种硅纳米片掺杂钴酸镍及其制备方法，其合成步骤如下：首先合成单质镍包覆硅纳米片的复合物；将包覆硅纳米片的单质镍作为镍源加到氯化钴的去离子水溶液中，水热制备硅纳米片掺杂的镍钴氢氧化物；冷却至室温后，将产物分别用乙醇和去离子水清洗，离心分离后，烘干得到的沉淀前驱体在空气中加热退火，得到硅纳米片掺杂的海胆状钴酸镍。本发明硅纳米片掺杂钴酸镍复合材料具有优异的超级电容器性能和循环稳定性，且制备方法简单，对环境友好；此外，所合成的硅纳米片掺杂的钴酸镍作为超级电容器的电极材料，在成本上优于现有过渡金属氧化物电极材料。
【IPC分类】H01G11-30, B82Y40-00, B82Y30-00
【公开号】CN104658766
【申请号】CN201510077002
【发明人】马铭泽, 杨骏, 董晓臣, 黄维
【申请人】南京工业大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月12日