ol/L的NiCl2水解溶液。在得到的NiCl 2水解溶液中加入6g的 聚乙二醇、琼脂糖、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂。加入KOH调节PH至10,在60 摄氏度水浴中充分搅拌后得到5-10nm的Ni(OH) 2纳米颗粒溶胶；
[0058] 3、对石墨烯纳米墙进行改性，以02，犯，41順3，!1 2(^)的等离子体为前驱体在50￥ 功率下轰击150s，等离子体气流为50sccm，气压为50Pa;
[0059] 4、将得到的石墨烯纳米墙/集流体作为负极，以铂片作为正极。Ni(0H)2/Ni0纳米 颗粒溶胶作为电解液进行电泳，电泳电压设置为50V，电流设置为50mA，电泳150s后，Ni (0H)2纳米颗粒吸附于石墨稀纳米墙/集流体上，纳米颗粒粒径为5-10nm;
[0060] 5、将吸附Ni(OH)2纳米颗粒的石墨烯纳米墙/集流体置于保护气体(氮气，氩气)环 境中于200摄氏度热处理60分钟，即可得到基于Ni(0H) 2/Ni0纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级 电容器电极。使用I cm2的石墨烯纳米墙对称电极，以KOH水溶液和TEABF4/AN有机液作电解 液，Naf i on薄膜作为隔膜进行电性能测试。
[0061] 对比例1:以铜片做基底，采用PECVD，制备传统石墨烯墙超级电容器电极
[0062]以CH4等含碳的气体的等离子体作为前驱体，将Cu在PECVD反应炉中加热至800摄 氏度。通过PECVD法在基底上生长石墨烯纳米墙，生长时间控制为120分钟，可得到高度为3 微米的石墨烯纳米墙。使用Icm 2的石墨烯纳米墙对称电极，以KOH水溶液和TEABFVAN有机液 作电解液，Naf i on薄膜作为隔膜进行电性能测试。
[0063] 对比例2:以铜片做基底，采用PECVD，制取石墨烯纳米墙；以购买得到的50-100nm 的NiO纳米颗粒做表面修饰制备超级电容器电极。
[0064]以CH4等含碳的气体的等离子体作为前驱体，将Cu在PECVD反应炉中加热至650-1000摄氏度。通过PECVD法在基底上生长石墨烯纳米墙，生长时间控制为120分钟，可得到高 度为3微米的石墨烯纳米墙。以02，犯^，勤，出(^)的等离子体在1001功率下轰击308。前 驱体气流为IOOsccm，气压为IOOPa。将50-100nm的NiO纳米颗粒通过电泳沉积到石墨稀纳米 墙上，电泳电流IOOmA，电泳时间300s。在80 °C烘干后即可得到纳米Ni0颗粒做表面修饰的石 墨烯纳米墙超级电容器电极。使用I cm2的石墨烯纳米墙对称电极，以KOH水溶液和TEABF4/AN 有机液作电解液，Nafion薄膜作为隔膜进行电性能测试。
[0065]对比例3:以铜片做基底，采用PECVD，制取石墨烯纳米墙；以硝酸镍为前驱体，通过 电化学沉积制备NiNO3修饰的石墨烯纳米墙超级电容器电极。
[0066]以CH4等含碳的气体的等离子体作为前驱体，将Cu在PECVD反应炉中加热至650-1000摄氏度。通过PECVD法在基底上生长石墨烯纳米墙，生长时间控制为5-240分钟，可得到 高度为0.5-5微米的石墨烯纳米墙。以O2，N2，Ar，NH3，H 20(g)的等离子体在100W功率下轰击 30s。前驱体气流为lOOsccm，气压为lOOPa。以硝酸镍为前驱体，通过电化学沉积，将硝酸镍 沉积于石墨烯表面，在200-800°C加热后，得到表面修饰NiO的石墨烯电极。由于NiO覆盖并 填充大部分石墨烯墙及石墨烯墙之间的空隙，导致石墨烯纳米墙的有效表面积大大减少。 使用Icm2的石墨烯纳米墙对称电极，以KOH水溶液和TEABFVAN有机液作电解液，Naf ion薄膜 作为隔膜进行电性能测试。
[0067] 表1:实施例1，2，3和对比例1，2，3的电容器参数对比
[0069] *比电容=实际实测得电容/石墨烯墙和纳米颗粒质量；
[0070] 电流密度=测试电流/石墨稀和纳米颗粒有效表面积
[0071] 如图2-图5所示，本发明一种石墨烯纳米墙超级电容器可实现200F/g的性能，和传 统石墨烯墙(<5F/g)相比提升数十倍。
[0072] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨稀纳米墙超级电容器电极，其特征在于，包括 石墨稀纳米墙阵列、集流体及Ni(OH)2/NiO纳米颗粒，所述Ni(OH)2/NiO纳米颗粒生长在所述 石墨烯纳米墙阵列中的石墨烯纳米墙上；所述石墨烯纳米墙阵列垂直生长在所述集流体 上。2. 根据权利要求1所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电 极，其特征在于，所述石墨稀纳米墙阵列中的每片石墨稀纳米墙由5-100层单层石墨稀构 成。3. 根据权利要求1所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电 极，其特征在于，所述Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的粒径为5-10nm。4. 一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨稀纳米墙超级电容器电极的制作方法，其特征 在于，包括以下步骤： 步骤1)，采用等离子体增强化学气相沉积法制备石墨烯纳米墙阵列，将含碳气体的等 离子体作为碳源，在集流体上生长石墨烯纳米墙阵列； 步骤2)，以含镍化合物作为前驱体，采用溶胶-凝胶法配置得到Ni (OH)2纳米颗粒溶胶； 步骤3)，将步骤1)制备的集流体/石墨烯纳米墙阵列作为负极，以铂片作为正极，将步 骤2)制备的Ni(OH)2纳米颗粒溶胶作为电解液，通过电泳将纳米Ni(OH)2沉积于石墨稀纳米 墙上获得载有纳米Ni(OH) 2的石墨纳米烯墙阵列； 步骤4)，将步骤3)所述载有纳米Ni(OH)2的石墨纳米烯墙阵列置于保护气环境中于100-400摄氏度热处理，即可获得载有Ni(OH) 2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极。5. 根据权利要求4所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极 的制作方法，其特征在于，步骤1)还包括对石墨烯纳米墙阵列中的石墨烯纳米墙进行改性 的步骤，具体是:采用等离子体在5-100W功率下对石墨稀纳米墙轰击30-300s，同时掺杂0， N，OH基团。6. 根据权利要求5所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极 的制作方法，其特征在于，所述等离子体为〇2，N2，Ar，NH3或H2O (g)的等离子体，等离子体气 流为 10-100sccm，气压为 10-100Pa。7. 根据权利要求4所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极 的制作方法，其特征在于，步骤2)，所述Ni(0H) 2溶胶中纳米Ni(0H)2的粒径为5-10nm。8. 根据权利要求7所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极 的制作方法，其特征在于，所述Ni(0H) 2纳米颗粒溶胶的制备包括以下步骤： 步骤2.1)，将1-10质量份的柠檬酸、酒石酸或冰醋酸，溶于水或乙醇溶液，使用浓盐酸 调节PH值至3-6; 步骤2.2)，将0.5-10质量份附勵3、附(：12和/或附（&〇 &(3)2作为前驱体，溶于步骤2.1)配 置得到的溶液中，充分搅拌使Ni前驱体水解，得到Ni摩尔含量为0.1-lmol/L的水解溶液； 步骤2.3)，在步骤2.2)得到的Ni前驱体水解溶液中加入2-10质量份的聚乙二醇、琼脂 糖、聚乙烯醇和/或聚乙烯吡咯烷酮； 步骤2.4)，加入K0H调节PH至8-12,在水浴中充分搅拌后得到5-10nm的Ni(0H)2纳米颗粒 的溶胶。9. 根据权利要求4所述一种基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极 的制作方法，其特征在于，所述电泳电压为20-100V，电流为5-100mA，30-300s。
【专利摘要】本发明涉及一种石墨烯纳米墙超级电容器电极及其制作方法，所述石墨烯纳米墙超级电容器电极包括石墨烯纳米墙阵列、集流体及Ni(OH)2/NiO纳米颗粒，所述Ni(OH)2/NiO纳米颗粒吸附在所述石墨烯纳米墙上；所述石墨烯纳米墙垂直生长在所述集流体上。本发明所述石墨烯纳米墙上吸附有Ni(OH)2/NiO纳米颗粒，该结构石墨烯纳米墙能在很大程度上提高电极在电解液中的浸润；吸附于石墨烯纳米墙上的Ni(OH)2/NiO纳米颗粒分散性好，高分散，小尺寸的纳米颗粒可提高电解液中的离子在Ni(OH)2/NiO表面的吸附。本发明石墨烯纳米墙和Ni(OH)2/NiO纳米颗粒实现同时具有双电层和赝电容特性的电极，和传统石墨烯墙相比电学性能提升数十倍，且工艺过程简单，成本低廉，可大规模生产。
【IPC分类】H01G11/86, H01G11/36, H01G11/30, H01G11/46
【公开号】CN105679551
【申请号】CN201511030710
【发明人】郝奕舟, 陈剑豪, 王天戌
【申请人】广州墨储新材料科技有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月30日