铜铝类水滑石材料的制备方法及其应用
【专利摘要】本发明公开了一种铜铝类水滑石材料的制备方法及其应用，制备步骤如下：首先取氨水溶液，将碳酸钠加入搅拌均匀形成混合碱液；再配制硝酸铜和硝酸铝的铜铝离子混合溶液，一并滴加到并配制柠檬酸钠和硝酸铜混合乙醇水溶液中，不停地机械搅拌。用酸调节混合溶液的pH值，然后晶化，再通过离心分离得到固体样品，然后反复洗涤，干燥，获得类水滑石前体，然后通过煅烧，获得Cu?Al?CuO?C类水滑石。本发明的铜铝水滑石材料具有较好的超电容特性，可将其用作超电容的电极材料。本发明所用的原料廉价易得，首次合成利用了Na2[Cu(C6H7O5)]配位化合物，原子转化率高，降低工业化成本。
【专利说明】
铜铝类水滑石材料的制备方法及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电极材料的制备工艺，特别是涉及一种类水滑石材料的制备方法 及应用，应用于超级电容器电极材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能、节能装置。它即 具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理。与传统的电容器相比， 超级电容器具有高功率的密度、长循环寿命，无污染、较宽的工作温度范围等特点，在动力 电源等领域中的应用越来越受到关注。根据储能机理的不同，可以把超级电容器分为双电 层超级电容器以及法拉第准电容器。前者利用电子、离子或偶极子在电极/溶液表面的定向 排列所产生的双电层来储存电荷，后者则是通过电化学活性物质在电极表面或体相的准二 维空间内发生化学吸附、脱附或者氧化还原反应引起的法拉第准电容。在相同的体积或重 量的情况下，法拉第准电容比电容量往往是双电层比容量的10-100倍以上。因此，电极材料 的性能直接决定电容器的储能品质。
[0003] 目前有文献报道关于镍铝水滑石应用于超级电容器。例如韩景宾等申请的专利申 请号为201310627666.5的专利申请公开了一种基于镍铝水滑石的全固态柔性超级电容器 的制备方法，在柔性导电布上生长镍铝水滑石阵列，然后填充了纳米粒子在镍铝水滑石表 面，，获得了较好的电化学性能。但该工艺制备比较复杂，难于实现批量化生产，并且由于镍 的磁性以及腐蚀性较强，不适合大规模产业化应用。陈泽阳等申请的专利申请号为 201510180795.3的专利申请公开了使用镍铝水滑石纳米材料作为正极材料的超级电容 器，获得了一种镍铝水滑石材料作为电容器的正极材料，具有较高的容量密度和高功率密 度的特性。文出章中并没有给出材料循环稳定性的数据，材料的稳定性是判断一种材料是 否适合大规模生产的标准。因此开发一种环境友好的，制备方法简单并且稳定性能好的水 滑石材料应用于超级电容器势在必行。
[0004] 铜铝水滑石是一种双金属氧化物，水滑石材料属于阴离子性层状化合物。层状化 合物是指具有层状结构、层间阳离子可调变性和层间阴离子多样性，可交换的一类化合物， 通过离子交换等方法引入的新客体阴离子改变了化合物的结构和组成。利用层状化合物主 体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，可以在超级电容器的充 放电过程中实现电荷的存储和释放，形成极大的能量存储。当前，铜铝水滑石研究较少，仅 有零星报道关于铜铝类水滑石的制备方法，最常用的是共沉淀法，例如，陈慧琴等公开CuAl 水滑石的合成及其催化活性，合成化学，2007，15，233-235。以硝酸铝和硝酸铜为原料采用 共沉淀法制备得到了碳酸根离子柱撑CuAl水滑石，由于铜离子导致了明显的Jahn-Teller 效应，难以得到结晶度良好的产物。庞秋云公开了铜铝类水滑石的制备及吸附性能研究，曲 阜师范大学硕士论文，2009.4。公开了以氯化铜和硝酸铝为原料采用水热法制备得到了铜 铝类水滑石，但是团聚现象较严重。申请的专利申请号为201210150905.8的专利文献公开 了一种铜铝水滑石的制备方法，采用氯化铝和氢氧化铜为原料合成了结晶度好的铜铝水滑 石，但是由于氢氧化铜不稳定极易分解为氧化铜和水，导致得到水滑石晶相不好。所以开发 一种大规模制备新型铜铝类水滑石材料成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种 铜铝类水滑石材料的制备方法及其应用，可大规模制备插层铜铝类水滑石电极材料，用于 提高电容容器的能量密度以及放电电压，方法简单，适用于在超级电容器电极上使用。
[0006] 为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案： 一种铜铝类水滑石材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 称取定量的可溶性碳酸盐，加入含有氢氧根离子的碱性溶液中，充分搅拌均匀，用去 离子水溶解定容，并通氮气除去混合溶液中的氧;所制备的混合溶液中的碳酸盐的浓度优 选为0.1-0.5 g/L;含氢氧根离子的碱性溶液的碱浓度优选为5-20g/L;所述碳酸盐优选为 钠盐和钾盐中任意一种或两种的混合物，所述含有氢氧根离子的碱性溶液优选为氨水溶液 和氢氧化钠溶液中任意一种溶液或两种的混合溶液 2) 称取定量的可溶性铜盐和定量的可溶性铝盐，按照可溶性铜盐和可溶性铝盐的质量 配比为（1:4)~（1:11.85)的比例，将可溶性铜盐和可溶性铝盐混合，用去离子水溶解定容， 并通氮气除去混合溶液中的氧，并使其中所述步骤1)中的可溶性碳酸盐与本步骤中的可溶 性铜盐的质量比为（1:1.6)~（1:15);在所制备的混合溶液中，铜盐的浓度优选为0.8-1.5 g/L，铝盐的浓度优选为6-9.5 g/L;所述铜盐优选为硝酸盐、硫酸盐或氯化物盐中任意一种 或任意几种的混合物，所述铝盐优选为硝酸盐、硫酸盐或氯化物盐中任意一种或任意几种 的混合物； 3 )将Na2 [ Cu (C6H705)]溶液注入在三口烧瓶中，在氮气保护下，将所述步骤1)和步骤2 ) 中制备的各混合溶液通过分压漏斗，同时缓慢滴加到三口烧瓶中的Na2 [ Cu (C6H705)]溶液中 形成混合溶液体系，并以200~300 r/min的速度对三口烧瓶中的混合溶液体系不停地进行 机械搅拌，当在所述步骤1)和步骤2)中制备的各混合溶液滴加完之后，用酸调节混合溶液 体系的pH值为7.5~9，然后在70~90 °C温度下，晶化10~18小时，当反应结束后在混合溶液 体系中析出固体产物，然后将混合溶液体系连同固体产物慢慢冷却至室温;作为优选的技 术方案，本步骤将150~300 mg的柠檬酸钠与300~600 mg的硝酸铜混合，加入10~15毫升 的乙醇，并加入30毫升的去离子水，柠檬酸钠和硝酸铜溶解后，通过反应得到Na2[Cu (C6H705)]溶液;在调节混合溶液体系的pH值时，采用的酸优选为盐酸和硝酸中任意一种酸 溶液或两种的混合酸溶液，采用的酸的浓度优选为〇. 2~0.8 mol/L; 4) 将在步骤3)中的混合溶液体系中析出固体产物通过离心分离的方法，得到固体样 品，再对固体样品反复洗涤，去除固体样品中的可溶物离子，紧接着将固体样品放在干燥的 烧杯中置于70_100°C的真空干燥箱中干燥12-24小时，获得含有Cu-A1-[Cu(C 6H407)]2_的类 水滑石化合物前体样品，具有典型的类水滑石形貌； 5) 将在所述步骤4)中获得的含有Cu-A1-[Cu(C6H407)] 2-的类水滑石化合物前体样品在 氮气保护下，进行煅烧，煅烧温度450-550 °C，煅烧时间4-8小时，最终制备得到Cu-Al-Cu〇-C类水滑石材料。
[0007] -种本发明铜铝类水滑石材料的制备方法的应用，利用铜铝类水滑石材料的制备 方法制备Cu-Al-CuO-C类水滑石材料，将在所述步骤5)中合成的Cu-Al-CuO-C类水滑石材料 干燥样品研磨制成Cu-Al -Cu〇-C类水滑石粉体，然后按照Cu-Al -Cu〇-C类水滑石粉体、乙炔 黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为（15~18):(1~4):1的比例，将Cu-Al-CuO-C类水滑石 粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂均匀混合制成混合浆料，将混合浆料涂覆在集流体泡沫 镍网上，置于70~100°C的真空环境下进行干燥烘干，得到插层铜铝类水滑石电极材料。
[0008] 优选按照Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为 15:4:1，16:3:1或18:1:1的比例，将Cu-Al-Cu〇-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合 剂均匀混合制成混合浆料。
[0009] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点： 1. 本发明首次将制备的插层结构的铜铝水滑石应用于超级电容器作为电极材料，充 分发挥了水滑石材料的层间结构特点，大的比表面积，因而该材料具有优异的电化学特性； 2. 本发明制备方法所用的原料廉价易得，而且原子转化率高，可以降低工业化成本； 3. 相比于镍铝水滑石电极材料，本发明制备的材料的铜源易得，相对于镍环境友好， 通过充放电以及循环稳定性测试，铜铝水滑石材料的电化学特性优于镍铝水滑石。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明实施例一制备的含有cu-ai-[cu(c6h40 7)]2-的类水滑石化合物前体样 品和Cu-Al-CuO-C类水滑石材料的X射线图谱图。
[0011] 图2为本发明实施例一制备的含有Cu-A1-[Cu(C6H407)产的类水滑石化合物前体样 品和Cu-Al-CuO-C类水滑石材料的循环伏安测试结果曲线对比图。
[0012]图3为本发明实施例一制备的含有Cu-A1-[Cu(C6H40 7)]2-的类水滑石化合物前体样 品和Cu-Al-Cu〇-C类水滑石材料的循环性能测试结果对比图。
【具体实施方式】
[0013]本发明的优选实施例详述如下： 实施例一： 在本实施例中，参见图1~3,一种铜铝类水滑石材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 称取0.1 g碳酸钠，加入10 mL氨水溶液中，充分搅拌均匀，用去离子水溶解定容至 100 mL，并通氮气除去混合溶液中的氧； 2) 称取0.96 g硝酸铜和7.5 g硝酸铝进行混合配制硝酸铜和硝酸铝混合溶液，用去离 子水溶解定容至100 mL，并通氮气除去混合溶液中的氧； 3) 将150 mg的柠檬酸钠与300 mg的硝酸铜混合，加入10毫升的乙醇，并加入30毫升 的去离子水，配制柠檬酸钠和硝酸铜混合乙醇水溶液，柠檬酸钠和硝酸铜溶解后，通过反应 得到Na 2 [ Cu (C6H705)]溶液，将Na2 [ Cu (C6H705)]溶液注入在三口烧瓶中，在氮气保护下，将所 述步骤1)和步骤2)中制备的各混合溶液通过分压漏斗，同时缓慢滴加到三口烧瓶中的Na 2 [Cu (C6H705)]溶液中形成混合溶液体系，并以300 r/min的速度对三口烧瓶中的混合溶液体 系不停地进行机械搅拌，当在所述步骤1)和步骤2)中制备的各混合溶液滴加完之后，用0.2 mol/L硝酸调节混合溶液体系的pH值为8，然后在80°C温度下，晶化15小时，当反应结束后在 混合溶液体系中析出固体产物，然后将混合溶液体系连同固体产物慢慢冷却至室温； 4) 将在步骤3)中的混合溶液体系中析出固体产物通过离心分离的方法，得到固体样 品，再对固体样品反复洗涤，去除固体样品中的可溶物离子，紧接着将固体样品放在干燥的 烧杯中置于80 °C的真空干燥箱中干燥12小时，获得含有Cu-Al - [ Cu (C6H407)产的类水滑石化 合物前体样品，具有典型的类水滑石形貌； 5) 将在所述步骤4)中获得的含有Cu-A1-[Cu(C6H407)] 2-的类水滑石化合物前体样品在 氮气保护下，进行煅烧，煅烧温度450 °C，煅烧时间4小时，最终制备得到Cu-Al-Cu〇-C类水 滑石材料。
[0014] -种本实施例铜铝类水滑石材料的制备方法的应用，用于制备电极材料，采用本 实施例铜铝类水滑石材料的制备方法制备的Cu-Al-Cu〇-C类水滑石材料，将在所述步骤5) 中合成的Cu-Al -Cu〇-C类水滑石材料干燥样品研磨制成Cu-Al -Cu〇-C类水滑石粉体，然后按 照Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为15:4:1的比例，将 Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂均匀混合制成混合浆料，将混合浆 料涂覆在集流体泡沫镍网上，置于80°C的真空环境下进行干燥烘干，得到插层铜铝类水滑 石电极材料。
[0015] 电极材料的实验测试分析： 以制备的插层铜铝类水滑石电极作为工作电极，以饱和甘汞电极做参比电极，以铂片 做对电极，以6M的Κ0Η溶液作为电解液组成三电极体系，采用上海辰华化学工作站进行循环 伏安测试，采用Arbin MSTAT4+恒流充放电测试系统进行电化学性能测试。
[0016] 图1 XRD测试结果表明本实施例合成了的典型的插层水滑石的形貌，由图1可知对 于[Cu-A1-[Cu(C6H40 7)]2-具有明显水滑石的5个峰，2 0分别为15°，28°，38°，48°和 64°，其中对应的晶面分别为(003)，（006)，（012)，（015)，（018)，XRD中峰与峰之间的间距大 约都在10°左右，即等间距说明形成的是铜铝插层水滑石材料。而在煅烧之后的样品Cu-Al-Cu〇-C的晶型呈现出一个很强的馒头峰，说明煅烧之后的物质里面含有碳，对于在2 〃值为 45°，65°可以归结为氧化铜的峰，说明煅烧之后的的物质里面含有氧化铜。图2为测试水滑 石样品[Cu-A1-[Cu(C 6H407)]2-和Cu-Al-Cu〇-C作为电极材料在6 Μ Κ0Η溶液里的循环伏安 曲线，扫速为5 mV/s对应的电压从-0.7 V到0.7 V，图中箭头代表的是扫速从小到大电极 曲线的变化。图2的循环伏安曲线形状说明，这是一个法拉第电容器。有两对峰出现，电极氧 化反应(1)为：
对应电极的还原反应(2)为：
通过两种水滑石[Cu-Al - [ Cu (C6H407) Γ和Cu-Al-CuO-C的循环伏安曲线可以计算出在 扫速5 mV/s下对应的比电容分别为63.82 F/g，94.74 F/g很明显的Cu-Al-Cu0-C的电容比 [Cu-A1-[Cu(C6H407) ]2'图3给出了循环稳定性能测试曲线。图3展现的是Cu-Al-Cu〇-C在循 环福安测试过程中，在500圈扫速之后的循环稳定性。通过计算比电容值在测试了500圈之 后仅有17.31 %的损失，说明此电极材料是一种有潜在应用价值的超级电容器材料。
[0017] 本实施例首先取氨水溶液，将碳酸钠加入搅拌均匀形成混合碱液;再配制硝酸铜 和硝酸铝的铜铝离子混合溶液，一并滴加到并配制柠檬酸钠和硝酸铜混合乙醇水溶液中， 不停地机械搅拌。用酸调节混合溶液的pH值，然后晶化，再通过离心分离得到固体样品，然 后反复洗涤，干燥，获得类水滑石前体，然后通过煅烧，获得Cu-Al-Cu〇-C类水滑石。本实施 例制备的铜铝水滑石材料具有较好的超电容特性，可将其用作超电容的电极材料。本实施 例制备的插层铜铝水滑石电极材料具有优异的循环稳定性，可以达到1000次以上，本实施 例制备的插层铜铝水滑石电极材料具有较好的超电容特性，可将其用作超电容的电极材 料。本发明首次合成利用了 Na2[Cu(C6H705)]配位化合物，本发明方法采用的原料廉价易得， 原子转化率高，降低工业化成本。
[0018] 实施例二： 本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于： 在本实施例中，一种铜铝类水滑石材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 称取0.25 g碳酸钠，加入20 mL氨水溶液中，充分搅拌均匀，用去离子水溶解定容至 100 mL，并通氮气除去混合溶液中的氧； 2) 称取1.8 g硝酸铜和14.76 g硝酸铝进行混合，用去离子水溶解定容至100 mL，并通 氮气除去混合溶液中的氧； 3) 将200 mg的柠檬酸钠与300 mg的硝酸铜混合，加入15 mL毫升的乙醇，并加入30毫 升的去离子水，柠檬酸钠和硝酸铜溶解后，通过反应得到Na2 [ Cu (C6H705)]溶液，将Na2 [ Cu (C6H705)]溶液注入在三口烧瓶中，在氮气保护下，将所述步骤1)和步骤2)中制备的各混合 溶液通过分压漏斗，同时缓慢滴加到三口烧瓶中的Na 2 [Cu(C6H705)]溶液中形成混合溶液体 系，并以300 r/min的速度对三口烧瓶中的混合溶液体系不停地进行机械搅拌，当在所述步 骤1)和步骤2)中制备的各混合溶液滴加完之后，用0.2 mol/L硝酸调节混合溶液体系的pH 值为8.5，然后在85°C温度下，晶化15小时，当反应结束后在混合溶液体系中析出固体产物， 然后将混合溶液体系连同固体产物慢慢冷却至室温； 4) 将在步骤3)中的混合溶液体系中析出固体产物通过离心分离的方法，得到固体样 品，再对固体样品反复洗涤，去除固体样品中的可溶物离子，紧接着将固体样品放在干燥的 烧杯中置于80°C的真空干燥箱中干燥16小时，获得含有Cu-A1-[C U(C6H407)产的类水滑石化 合物前体样品，具有典型的类水滑石形貌； 5) 将在所述步骤4)中获得的含有Cu-A1-[Cu(C6H407)] 2-的类水滑石化合物前体样品在 氮气保护下，进行煅烧，煅烧温度550 °C，煅烧时间5小时，最终制备得到Cu-Al-Cu〇-C类水 滑石材料。
[0019] -种本实施例铜铝类水滑石材料的制备方法的应用，用于制备电极材料，采用本 实施例铜铝类水滑石材料的制备方法制备的Cu-Al-Cu〇-C类水滑石材料，将在所述步骤5) 中合成的Cu-Al -Cu〇-C类水滑石材料干燥样品研磨制成Cu-Al -Cu〇-C类水滑石粉体，然后按 照Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为15:4:1的比例，将 Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂均匀混合制成混合浆料，将混合浆 料涂覆在集流体泡沫镍网上，置于70°C的真空环境下进行干燥烘干，得到插层铜铝类水滑 石电极材料。
[0020] 实施例三： 本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于： 在本实施例中，一种铜铝类水滑石材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 称取0.15 g碳酸钠，加入15 mL氨水溶液中，充分搅拌均勾，用去离子水溶解定容至 100 mL，并通氮气除去混合溶液中的氧； 2) 称取1.5 g硝酸铜和12.3 g硝酸铝进行混合，用去离子水溶解定容至100 mL，并通氮 气除去混合溶液中的氧； 3) 将200 mg的柠檬酸钠与300 mg的硝酸铜混合，加入15 mL毫升的乙醇，并加入30毫 升的去离子水，柠檬酸钠和硝酸铜溶解后，通过反应得到Na2 [ Cu (C6H705)]溶液，将Na2 [ Cu (C6H705)]溶液注入在三口烧瓶中，在氮气保护下，将所述步骤1)和步骤2)中制备的各混合 溶液通过分压漏斗，同时缓慢滴加到三口烧瓶中的Na 2 [Cu(C6H705)]溶液中形成混合溶液体 系，并以300 r/min的速度对三口烧瓶中的混合溶液体系不停地进行机械搅拌，当在所述步 骤1)和步骤2)中制备的各混合溶液滴加完之后，用0.2 mol/L硝酸调节混合溶液体系的pH 值为7.8，然后在85°C温度下，晶化15小时，当反应结束后在混合溶液体系中析出固体产物， 然后将混合溶液体系连同固体产物慢慢冷却至室温； 4) 将在步骤3)中的混合溶液体系中析出固体产物通过离心分离的方法，得到固体样 品，再对固体样品反复洗涤，去除固体样品中的可溶物离子，紧接着将固体样品放在干燥的 烧杯中置于80°C的真空干燥箱中干燥16小时，获得含有Cu-A1-[C U(C6H407)产的类水滑石化 合物前体样品，具有典型的类水滑石形貌； 5) 将在所述步骤4)中获得的含有Cu-A1-[Cu(C6H407)] 2-的类水滑石化合物前体样品在 氮气保护下，进行煅烧，煅烧温度550 °C，煅烧时间5小时，最终制备得到Cu-Al-Cu〇-C类水 滑石材料。
[0021] -种本实施例铜铝类水滑石材料的制备方法的应用，用于制备电极材料，采用本 实施例铜铝类水滑石材料的制备方法制备的Cu-Al-Cu〇-C类水滑石材料，将在所述步骤5) 中合成的Cu-Al -Cu〇-C类水滑石材料干燥样品研磨制成Cu-Al -Cu〇-C类水滑石粉体，然后按 照Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为15:4:1的比例，将 Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂均匀混合制成混合浆料，将混合浆 料涂覆在集流体泡沫镍网上，置于90°C的真空环境下进行干燥烘干，得到插层铜铝类水滑 石电极材料。
[0022] 上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以 根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下 做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的， 只要不背离本发明铜铝类水滑石材料的制备方法及其应用的技术原理和发明构思，都属于 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 称取定量的可溶性碳酸盐，加入含有氢氧根离子的碱性溶液中，充分搅拌均匀，用去 离子水溶解定容，并通氮气除去混合溶液中的氧； 2) 称取定量的可溶性铜盐和定量的可溶性铝盐，按照可溶性铜盐和可溶性铝盐的质量 配比为（1:4)~（1:11.85)的比例，将可溶性铜盐和可溶性铝盐混合，用去离子水溶解定容， 并通氮气除去混合溶液中的氧，并使其中所述步骤1)中的可溶性碳酸盐与本步骤中的可溶 性铜盐的质量比为(1:1.6)~（1:15); 3 )将Na2 [Cu (C6H7〇5)]溶液注入在三口烧瓶中，在氮气保护下，将所述步骤1)和步骤2)中 制备的各混合溶液通过分压漏斗，同时缓慢滴加到三口烧瓶中的Na2 [ Cu (C6H7〇5)]溶液中形 成混合溶液体系，并以200~300 r/min的速度对三口烧瓶中的混合溶液体系不停地进行机 械搅拌，当在所述步骤1)和步骤2)中制备的各混合溶液滴加完之后，用酸调节混合溶液体 系的pH值为7.5~9，然后在70~90°C温度下，晶化10~18小时，当反应结束后在混合溶液体 系中析出固体产物，然后将混合溶液体系连同固体产物慢慢冷却至室温； 4) 将在步骤3)中的混合溶液体系中析出固体产物通过离心分离的方法，得到固体样 品，再对固体样品反复洗涤，去除固体样品中的可溶物离子，紧接着将固体样品放在干燥的 烧杯中置于70_100°C的真空干燥箱中干燥12-24小时，获得含有Cu-A1-[Cu(C 6H4〇7)]2_的类 水滑石化合物前体样品； 5) 将在所述步骤4)中获得的含有Cu-A1-[Cu(C6H4〇7)] 2-的类水滑石化合物前体样品在 氮气保护下，进行煅烧，煅烧温度450-550 °C，煅烧时间4-8小时，最终制备得到Cu-Al-Cu〇-C类水滑石材料。2. 根据权利要求1所述铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于:在所述步骤1)中， 所制备的混合溶液中的碳酸盐的浓度为〇. 1-0.5 g/L;在所述步骤2)中，在所制备的混合溶 液中，铜盐的浓度为0.8-1.5 g/L，铝盐的浓度为6-9.5 g/L。3. 根据权利要求1所述铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于:在所述步骤1)中， 含氢氧根离子的碱性溶液的碱浓度为5-20 g/L。4. 根据权利要求1~3中任意一项所述铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于:在 所述步骤1)中，所述碳酸盐为钠盐和钾盐中任意一种或两种的混合物，所述含有氢氧根离 子的碱性溶液是氨水溶液和氢氧化钠溶液中任意一种溶液或两种的混合溶液。5. 根据权利要求1~3中任意一项所述铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于:在 所述步骤2)中，所述铜盐为硝酸盐、硫酸盐或氯化物盐中任意一种或任意几种的混合物，所 述铝盐为硝酸盐、硫酸盐或氯化物盐中任意一种或任意几种的混合物。6. 根据权利要求1~3中任意一项所述铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于:在 所述步骤3)中，将150~300 mg的柠檬酸钠与300~600 mg的硝酸铜混合，加入10~15毫升 的乙醇，并加入30毫升的去离子水，柠檬酸钠和硝酸铜溶解后，通过反应得到Na2[Cu (C·)]溶液。7. 根据权利要求1~3中任意一项所述铜铝类水滑石材料的制备方法，其特征在于:在 所述步骤3)中，在调节混合溶液体系的pH值时，采用的酸为盐酸和硝酸中任意一种酸溶液 或两种的混合酸溶液，采用的酸的浓度为0.2~0.8 mol/L。8. -种权利要求1所述铜铝类水滑石材料的制备方法的应用，其特征在于:利用铜铝类 水滑石材料的制备方法制备Cu-Al -CuO-C类水滑石材料，将在所述步骤5 )中合成的Cu-Al -Cu〇-C类水滑石材料干燥样品研磨制成Cu_Al -CuO_C类水滑石粉体，然后按照Cu_Al _CuO_C 类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为（15~18) :(1~4) :1的比例，将 Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂均匀混合制成混合浆料，将混合浆 料涂覆在集流体泡沫镍网上，置于70~100°C的真空环境下进行干燥烘干，得到插层铜铝类 水滑石电极材料。9.根据权利要求8所述制备插层铜铝类水滑石材料的方法，其特征在于：按照Cu-Al-Cu〇-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂的混合比例为15:4:1，16:3:1或18:1:1的 比例，将Cu-Al-CuO-C类水滑石粉体、乙炔黑和聚四氟乙烯粘合剂均匀混合制成混合浆料。
【文档编号】H01G11/30GK106024404SQ201610277797
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】方建慧, 李宏, 沈霞
【申请人】上海大学