Ni3S2/Ni(OH)2混晶正极材料的制备方法

本发明属于超级电容器正极材料，具体涉及ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法。

背景技术：

1、随着当今社会经济的快速发展，不可再生能源如石油，天然气等化石燃料的不断消耗以及环境的污染和温室效应对于人类的生活和未来发展产生了巨大的影响。目前人们利用的可再生能源(如风能、太阳能和潮汐能等)由于环境本身的因素而具有不稳定性，从而影响人们长久稳定的使用。所以研究快速高效且持久而稳定的能源转换及存储装置成为急需解决的问题。

2、超级电容器是实现电能与化学能之间相互转换的一种器件，具有高效又稳定的特性，在能源转化方面有很大的发展潜力。超级电容器主要由正极、电解液和负极组成。正极作为电容器主要的部分，其材料的晶体结构、比表面积等对电容器的储能有很大的影响。目前有关正极材料的研究主要围绕fe、co、ni、cu等过渡元素。其中，ni是位于副族的过渡金属元素，其原子外层具有多个价电子，因此存在多个价态，可以提供丰富的赝电容，其硫化物和氢氧化物都具有较好的导电性和稳定性，是一种适用于超级电容器的正极材料。目前nis正极材料具有优异的导电性和氧化还原活性，能够为正极材料带来高的比电容；同时ni(oh)2作为正极材料在高能量密度、高稳定性、环保和低成本等方面都具有优势。但两者正极材料的制备都存在工艺复杂、难以应用于实际生产的问题。如jing等利用缓慢释放s元素的硫脲制备的nis存在产量低的问题。(zhao j,guan b,hu b,et al.vulcanizing timecontrolled synthesis of ni s microflowers and its application in asymmetricsupercapacitors[j].elec trochimica acta,2017,230:428-437.)mozaffari等利用电沉积、牺牲模板、化学浴沉积的方法得到的复合ni(oh)2材料制备工艺复杂。(mozaffari s a,najafi s h m,norouzi z.hierarchical nio@ni(oh)2nanoarrays as high-performancesupercapacitor electrode material[j].ele ctrochimica acta,2021,368:137633.)因此，实现一种工艺简单、产量高且比电容优异的可应用于实际生产的正极材料至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，解决了现有制备方法中工艺复杂、产量低和电容低的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1，首先将镍盐加入去离子水中搅拌获得镍盐溶液a，再将na2s·9h2o块体直接加入镍盐溶液a中搅拌反应，获得黑色沉淀，将黑色沉淀进行离心清洗，干燥后得到ni3s2/ni(oh)2的非晶前驱体；

4、步骤2，首先将镍盐溶解于去离子水中搅拌获得镍盐溶液b，然后将步骤1得到的ni3s2/ni(oh)2的非晶前驱体与镍盐溶液b一同转入高压反应釜中进行水热反应，反应结束后，待冷却至室温取出，并将得到的产物进行离心清洗，最后真空干燥得到ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料。

5、本发明的特点还在于，

6、步骤1中，镍盐采用氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍中的一种。

7、步骤1中，镍盐与去离子水的添加量为1mmol～3mmol：60ml；na2s·9h2o与镍盐的摩尔比为1:1。

8、步骤1中，获得镍盐溶液a过程中搅拌转速为100r/min～200r/min，时间为10min～20min；na2s·9h2o混合反应过程中搅拌转速为150r/min～250r/min，时间为10min～20min；清洗时采用去离子水清洗4-6次，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为8h～12h。

9、步骤2中，镍盐采用氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍中的一种。

10、步骤2中，镍盐与去离子水的添加量为1mmol～3mmol：60ml；ni3s2/ni(oh)2的非晶前驱体与镍盐的添加量为0.1g：1mmol～3mmol。

11、步骤2中，水热反应的温度为100℃～160℃，保温时间为8h～14h；清洗时采用去离子水清洗2-4次，再采用无水乙醇清洗2-4次；干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为8h～12h。

12、步骤2中，获得镍盐溶液过程中的搅拌转速为100r/min～200r/min，搅拌时间为10min～20min。

13、本发明的有益效果是：

14、(1)本发明所制备的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料，具有更为优异的导电性，更大比表面的纳米片组成的网状结构具有更多的电化学反应位点和更快的电子的传输，从而大幅增加了正极材料的比电容；

15、(2)本发明所制备的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料在碱性电解液中具备优异的电容性能，是一种高效的新型储能材料。

16、(3)本发明ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，工艺过程简单，易于操作，重复性好，且产量高。

技术特征：

1.ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，镍盐采用氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，镍盐与去离子水的添加量为1mmol～3mmol：60ml；na2s·9h2o与镍盐的摩尔比为1:1。

4.根据权利要求1所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，获得镍盐溶液a过程中搅拌转速为100r/min～200r/min，时间为10min～20min；na2s·9h2o混合反应过程中搅拌转速为150r/min～250r/min，时间为10min～20min；清洗时采用去离子水清洗4-6次，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为8h～12h。

5.根据权利要求1所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，镍盐采用氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍中的一种。

6.根据权利要求1或5所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，镍盐与去离子水的添加量为1mmol～3mmol：60ml；ni3s2/ni(oh)2的非晶前驱体与镍盐的添加量为0.1g：1mmol～3mmol。

7.根据权利要求1或5所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，水热反应的温度为100℃～160℃，保温时间为8h～14h；清洗时采用去离子水清洗2-4次，再采用无水乙醇清洗2-4次；干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为8h～12h。

8.根据权利要求1或5所述的ni3s2/ni(oh)2混晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，获得镍盐溶液b过程中的搅拌转速为100r/min～200r/min，搅拌时间为10min～20min。

技术总结
本发明Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;混晶正极材料的制备方法，具体过程为：步骤1，首先将镍盐加入去离子水中搅拌获得镍盐溶液A，然后再将Na<subgt;2</subgt;S·9H<subgt;2</subgt;O块体直接加入镍盐溶液A中搅拌反应获得黑色沉淀，并将黑色沉淀进行离心清洗，干燥后得到Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;的非晶前驱体；步骤2，首先将镍盐溶解于去离子水中搅拌获得镍盐溶液B，然后将Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;的非晶前驱体与镍盐溶液B一同转入高压反应釜中进行水热反应，反应结束后，待冷却至室温取出，并将得到的产物进行离心清洗，最后真空干燥得到Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;混晶正极材料。本发明方法解决了现有制备方法中工艺复杂、产量低和电容性低的问题。

技术研发人员：邓建平,卫康,杨盼,王诒俪,吕文磊,冯荣
受保护的技术使用者：陕西理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13