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专利号: 2020101376741
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-02-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征在于,所述超级电容器材料由3D多孔碳框架以及NiCo‑LDH纳米片组成;

所述超级电容器材料的制备方法,具体步骤如下:(1)用乙醇与水的混合溶液将天然杨絮纤维反复清洗干燥;

(2)将步骤(1)得到的杨絮纤维在室温条件下浸泡于NaOH溶液中24 h;

(3)将步骤(2)中浸泡过的杨絮纤维使用去离子水反复清洗并烘干;

(4)将步骤(3)烘干后的杨絮纤维在50‑70℃条件下浸泡于硝酸钴溶液中;

(5)将步骤(4)硝酸钴处理后的杨絮纤维用去离子水清洗,烘干;

(6)将步骤(5)烘干后杨絮纤维在60‑100℃条件下浸泡于KOH溶液中活化;

‑1

(7)将步骤(6)活化后的杨絮纤维置于管式炉中以4.5‑5.5 ℃•min 的升温速率升温至‑1

300 ℃并保温1 h,然后继续以4.5‑5.5 ℃•min 的升温速率升温至800 ℃并保温1 h,获得黑色样品;

(8)将步骤(7)获得的黑色样品置于HCl溶液中搅拌,去除多余的Co单质,获得杨絮衍生碳;

(9)将步骤(8)所得的杨絮衍生碳与硝酸镍、硝酸钴、六亚甲基四胺以及水加入到反应釜中搅拌1 h;

(10)将步骤(9)所得溶液在90‑100℃条件下恒温10‑20h,离心洗涤并烘干,即得超级电容器材料成品。

2.根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征在于,所述超级电容器材料的基体为天然杨絮为碳源制备的3D多孔碳框架。

3.根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征在于,所述步骤(1)中乙醇与水的体积比为1:3。

4. 根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征‑1

在于,所述步骤(2)中NaOH溶液的浓度为0.5‑5 mol·L 。

5.根据权利要求4所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征‑1

在于,所述步骤(2)中NaOH溶液的浓度为1 mol•L 。

6. 根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征‑1

在于,所述步骤(4)中将步骤(3)烘干后的杨絮纤维在60 ℃条件下浸泡于0.05 mol•L 的硝酸钴溶液中24 h。

7. 根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征‑1

在于,所述步骤(6)中将步骤(5)烘干后杨絮纤维在80 ℃条件下浸泡于1 mol•L 的KOH溶液中活化48 h。

8. 根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征‑1

在于,所述步骤(7)中将步骤(6)KOH活化后的杨絮纤维置于管式炉中以5 ℃•min 的升温速‑1

率升温至300 ℃并保温1 h,然后继续以5 ℃•min 的升温速率升温至800 ℃并保温1 h。

9. 根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征‑1

在于,所述步骤(8)中HCl溶液的浓度为1‑3 mol•L 。

10. 根据权利要求9所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特‑1

征在于,所述步骤(8)中HCl溶液的浓度为2 mol•L 。

11.根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征在于,所述步骤(9)中杨絮衍生碳与硝酸镍的质量摩尔比g/mmol为3:10,且硝酸镍、硝酸钴与六亚甲基四胺的摩尔比为1:2:6;杨絮衍生碳与水的质量体积比g/L为30:4。

12. 根据权利要求11所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征在于,杨絮衍生碳为0.3 g,硝酸镍:硝酸钴:六亚甲基四胺分别为1 mmol、2 mmol和6 mmol,水为40mL,且水的体积为反应釜体积的4/5。

13.根据权利要求1所述的3D杨絮衍生碳支撑NiCo‑LDH纳米片超级电容器材料,其特征在于,所述步骤(10)中将步骤(9)所得溶液在95 ℃条件下恒温15 h。