一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，具體是指一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級電容器作為一種新型儲能元件，相比傳統(tǒng)物理電容器和電池，具有功率更高、 充放電更快速、壽命更長和維護(hù)成本更低等優(yōu)點(diǎn)，其中優(yōu)良的電極材料是其核心。當(dāng)前鉬酸 鎳NiM〇04作為一種新型的超級電容器電極材料，由于其高電化學(xué)活性、低成本和對環(huán)境友 好的特點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。但金屬氧化物由于導(dǎo)電性差會導(dǎo)致作為電極使用時電容 量較低，倍率特性和循環(huán)性能不令人滿意。由于石墨烯具有高的電導(dǎo)性、良好的機(jī)械性能和 高比表面積，通過在鉬酸鎳中添加石墨烯制成復(fù)合電極材料，而且通過對石墨烯摻雜N元 素，改善石墨烯團(tuán)聚現(xiàn)象，這些將能有效改善電極的電性能。
[0003] 中國專利申請?zhí)枮?01410049245.3，專利名稱為"一種鉬酸鎳與石墨烯納米復(fù)合 材料的制備方法"的技術(shù)方案中的制備方法，包括：（1)氧化石墨烯分散于去離子水中，超 聲；（2)在超聲完成后的氧化石墨烯溶液中加入NiC12 · 6H20和去離子水，攪拌；（3)向上述 溶液中加入Na2Mo04 · 2H20,繼續(xù)攪拌，然后加入反應(yīng)釜中120-180°C反應(yīng)8-15h;(4)反應(yīng)結(jié) 束后， 冷卻至室溫，離心所得到的產(chǎn)物，分別用去離子水和乙醇溶劑洗滌，并干燥，即得鉬酸 鎳與石墨烯納米復(fù)合材料，該方法合成鉬酸鎳的前體物為氯化鎳和鉬酸鈉，結(jié)合碩士論文 (朝潔.石墨稀/鉬酸鹽基電極材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用[D].上海：東華大 學(xué)，2014:43)可知，該方法制備的復(fù)合電極材料在lA/g的比電容為1054.4F/g，在10A/g 時電容保存率為64.82%，該方法中制備得到的納米復(fù)合材料為棒狀結(jié)構(gòu)，可以有效抑制石 墨烯片層的團(tuán)聚及改善NiM〇04作電極材料時循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，但是，棒狀結(jié)構(gòu)對導(dǎo)電 性能以及電容保存率均有一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種電容量高，倍率特性和循環(huán)性能均較優(yōu)的鉬酸鎳/石 墨烯復(fù)合材料的制備方法，以及制得的鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案： 一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將氧化石墨烯溶于去離子水中，經(jīng)超聲分散后制得氧化石墨烯溶液備用； 52、 在上述氧化石墨烯溶液中加入醋酸鎳攪拌均勻后，分別添加鉬酸銨和尿素，分別攪 拌均勻后得到的混合溶液轉(zhuǎn)移至加壓釜中，并放置于烘箱中處理； 53、 將S2中得到的物質(zhì)取出冷至室溫后，進(jìn)行離心，將下層固體顆粒進(jìn)行洗滌，并真空 干燥即可。
[0006] 其中，S1中，氧化石墨烯溶液的濃度為0.95~1.lmg/ml。
[0007]優(yōu)選地，S2中的加壓釜為帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的加壓釜。
[0008] 進(jìn)一步地，S2中，氧化石墨烯溶液與醋酸鎳的體積質(zhì)量比為10:0.15~0.30ml/g， 兩者混合后攪拌時間為1.5h。
[0009]進(jìn)一步地，醋酸鎳與鉬酸銨以及尿素的的質(zhì)量比為0.15~0.30:0.10~0.25 : 0.15~0.30，且在氧化石墨烯溶液與醋酸鎳攪拌1.5h后，加入所述鉬酸銨并攪拌lh，再加入 尿素，繼續(xù)攪拌1h。
[0010]進(jìn)一步地，S2中的混合溶液在溫度為140~180 °C的烘箱內(nèi)靜置10~24 h。
[0011] 優(yōu)選地，S3中真空干燥的溫度為60 ± 1°。
[0012] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，包括如 下步驟： 51、 將氧化石墨烯溶于去離子水中，經(jīng)超聲分散后得到1mg/mL的氧化石墨烯溶液備 用； 52、 在上述氧化石墨烯溶液中加入醋酸鎳，該氧化石墨烯溶液與醋酸鎳的體積質(zhì)量比 為10:0.25ml/g，磁力攪拌1.5h后再加入鉬酸銨，攪拌lh后再加入尿素，其中，醋酸鎳、鉬酸 銨以及尿素的質(zhì)量比為0.25: 0.20: 0.24,繼續(xù)攪拌1h，最終將混合液轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙 烯內(nèi)襯的加壓釜中，在烘箱中160 °C靜置1Oh; 53、 將加壓釜從烘箱取出冷至室溫后，將釜內(nèi)混合物進(jìn)行離心，倒掉上層清液，取下層 固體顆粒再分別用去離子水和無水乙醇清洗數(shù)次，最后在60 °C真空干燥至恒重即可。
[0013] 本制備方法制備的鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料為鉬酸鎳/摻N石墨烯復(fù)合材料，可用 作超級電容器的電極材料，本技術(shù)方案提供的鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合電極材料是采用水熱法， 以氧化石墨烯作為石墨烯的前體物，醋酸鎳和鉬酸銨作為合成鉬酸鎳的前體物，尿素作為 合成鉬酸鎳的促進(jìn)劑和形貌調(diào)變劑，MV作為石墨烯摻N改性的前體物，得到的鉬酸鎳/石墨 烯復(fù)合材料為片狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電性能更優(yōu)，同時也避免了石墨烯片層的團(tuán)聚，較鉬酸鎳電極材 料單獨(dú)作為電極使用時，在電流密度為1A/g時的比電容增加，將電流密度增大到8A/g時 依然能保持較高的電容，遠(yuǎn)優(yōu)于鉬酸鎳單獨(dú)作為電極時的電化學(xué)活性。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對本發(fā)明做任何形式的限 定。
[0015] 實(shí)施例1 一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將氧化石墨烯溶于去離子水中，經(jīng)超聲分散后得到1mg/mL的氧化石墨烯溶液備 用； 52、 在上述氧化石墨烯溶液10ml中加入0.25g醋酸鎳，磁力攪拌1.5h后再加入0.2g鉬 酸銨，攪拌lh后再加入0.24g尿素，繼續(xù)攪拌1h，最終將混合液轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的 加壓釜中，在烘箱中160 °C靜置10h; 53、 將加壓釜從烘箱取出冷至室溫后，將釜內(nèi)混合物進(jìn)行離心，倒掉上層清液，取下層 固體顆粒再分別用去離子水和無水乙醇清洗數(shù)次，最后在60 °C真空干燥至恒重即可。 [0016] 實(shí)施例2 一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將氧化石墨烯溶于去離子水中，經(jīng)超聲分散后得到0.95mg/mL的氧化石墨烯溶液 備用； 52、 在上述氧化石墨烯溶液10ml中加入0.15g醋酸鎳，磁力攪拌1.5h后再加入0.1g鉬 酸銨，攪拌lh后再加入0.15g尿素，繼續(xù)攪拌1h，最終將混合液轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的 加壓釜中，在烘箱中160 °C靜置24h; 53、 將加壓釜從烘箱取出冷至室溫后，將釜內(nèi)混合物進(jìn)行離心，倒掉上層清液，取下層 固體顆粒再分別用去離子水和無水乙醇清洗數(shù)次，最后在60 °C真空干燥至恒重即可。
[0017] 實(shí)施例3 一種鉬酸鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將氧化石墨烯溶于去離子水中，經(jīng)超聲分散后得到1.lmg/mL的氧化石墨烯溶液備 用； 52、 取上述氧化石墨烯溶液10mL，