一種制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備磷化镲/石墨稀復(fù)合薄膜材料的方法，特別涉及一種儲能(超級電容器、電池)電極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，能源危機和環(huán)境污染已經(jīng)成為全球性的難題，為了實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，新能源(太陽能，風(fēng)能，潮汐能等)的開發(fā)和利用得到了廣泛的關(guān)注。伴隨著新能源的發(fā)展，我們對儲能設(shè)備的要求也越來越高。
[0003]作為一種新型儲能設(shè)備，超級電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長、充放電快等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于計算機、消費電子、電動汽車、航空航天等領(lǐng)域。超級電容器的電極材料主要有碳基材料(活性炭、介孔碳、碳納米管等)，過渡金屬氧化物或氫氧化物(Ru02、Mn02、N12iNi (OH)2等)，導(dǎo)電聚合物等。其中，碳基材料比表面積大、雙電層間距小及循環(huán)壽命高，但放電容量較低。導(dǎo)電聚合物價格低廉，但材料的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及充放電的可循環(huán)性較差。過渡金屬氧化物或氫氧化物為贗電容儲存機理，比電容量大，但導(dǎo)電性差，循環(huán)穩(wěn)定性不佳。因此，尋找一種兼具高容量和良好循環(huán)穩(wěn)定性的復(fù)合電極材料成為超級電容器發(fā)展的關(guān)鍵。
[0004]目前，石墨烯與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料被廣泛研宄。近期研宄發(fā)現(xiàn)過渡金屬磷化物有類金屬性質(zhì)，更適合做超級電容器的電極材料。目前過渡金屬磷化物的合成方法主要有溶劑熱反應(yīng)法、單一有機金屬前驅(qū)體的熱分解法、納米級金屬磷酸鹽前體的高溫?zé)岱纸夥ā⒔饘倩蚪饘傺趸锛{米粒子被ph3/h2還原等。但是這些方法大都利用金屬納米粒子作為反應(yīng)物，且反應(yīng)溫度高，反應(yīng)條件苛刻；得到的產(chǎn)物主要為粉體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述方法的不足，本發(fā)明采用一種簡單的水熱法，以金屬鎳基體(泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng))作為鎳源，紅磷作為磷源，與石墨烯復(fù)合生成磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料。制備方法簡單易行，合成條件溫和，材料成本低且易于大規(guī)模生產(chǎn)和利用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
以泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng)為鎳源，紅磷為磷源，利用水熱法制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的方法，包括如下步驟:
(1)稱取一定量氧化石墨烯，加入到去離子水中，超聲分散，形成氧化石墨烯均一分散液；
(2)稱取一定量的紅磷加入步驟(I)制得的分散液中，超聲分散0.5-2小時，形成紅磷和氧化石墨烯的分散液；
(3)將步驟(2)制得的分散液加入到水熱釜中，并將金屬鎳基體(泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng))浸入分散液中，在150-210°C條件下水熱反應(yīng)12~36小時；
(4)將反應(yīng)結(jié)束后的以鎳基體為載體的磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料在去離子水中清洗，干燥，保存待用。
[0007]所述的制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的方法，其特征在于氧化石墨烯和紅磷的質(zhì)量比為1:5~5:1。
[0008]所述的制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的方法，其特征在于磷化鎳包括磷化二镲、二磷化三镲、二磷化镲、三磷化镲等。
[0009]本發(fā)明利用金屬鎳基體(泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng))作為制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的載體和鎳離子源，紅磷作為磷源，成功合成出磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料。該實驗方法簡單易控，容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為實施例1中制備的磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的掃描電子顯微鏡(SHM)圖片。
[0011]圖2為實施例3中制備的磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的掃描電子顯微鏡(SHM)圖片。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0013]實施例1
稱取31 mg氧化石墨烯，加入到30 mL的去離子水中，超聲分散形成均一分散液，然后稱取31 mg紅磷溶于上述分散液中，超聲2小時。將氧化石墨烯和紅磷的分散液加入到水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，將1X2 cm2的泡沫鎳浸入分散液中，擰緊不銹鋼外套后置于180°C下保溫12小時。對產(chǎn)物進行洗滌，干燥，保存待用。制備的磷化鎳/石墨烯如附圖1所示。
[0014]實施例2
稱取31 mg氧化石墨烯，加入到30 mL的去離子水中，超聲分散形成均一分散液，然后稱取15.5 mg紅磷溶于上述分散液中，超聲I小時。將氧化石墨烯和紅磷的分散液加入到水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，將1X2 cm2的泡沫鎳浸入分散液中，擰緊不銹鋼外套后置于21 (TC下保溫24小時。對產(chǎn)物進行洗滌，干燥，保存待用。
[0015]實施例3
稱取40 mg氧化石墨稀，加入到30 mL的去離子水中，超聲分散形成均一分散液，然后稱取8 mg紅磷溶于上述分散液中，超聲0.5小時。將氧化石墨烯和紅磷的分散液加入到水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，將1X2 cm2的泡沫鎳浸入分散液中，擰緊不銹鋼外套后置于150°C下保溫36小時。對產(chǎn)物進行洗滌，干燥，保存待用。制備的磷化鎳/石墨烯如附圖2所示。
[0016]實施例4
稱取8 mg氧化石墨烯，加入到30 mL的去離子水中，超聲分散形成均一分散液，然后稱取40 mg紅磷溶于上述分散液中，超聲I小時。將氧化石墨烯和紅磷的分散液加入到水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，將IX 2 cm2的泡沫鎳浸入分散液中，擰緊不銹鋼外套后置于180°C下保溫24小時。對產(chǎn)物進行洗滌，干燥，保存待用。
[0017]實施例5 稱取24 mg氧化石墨烯，加入到30 mL的去離子水中，超聲分散形成均一分散液，然后稱取40 mg紅磷溶于上述分散液中，超聲I小時。將氧化石墨烯和紅磷的分散液加入到水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，將IX 2 cm2的泡沫鎳浸入分散液中，擰緊不銹鋼外套后置于210°C下保溫12小時。對產(chǎn)物進行洗滌，干燥，保存待用。
【主權(quán)項】
1.一種制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的方法，其特征在于包括如下步驟: 稱取一定量氧化石墨烯，加入到去離子水中，超聲分散，形成氧化石墨烯均一分散液；稱取一定量紅磷，加入到步驟(I)制得的分散液中，超聲分散0.5-2小時，形成紅磷和氧化石墨烯的分散液； 將步驟(2)制得的分散液加入到水熱釜中，并將金屬鎳基體(泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng))浸入分散液中，在150-210°C條件下水熱反應(yīng)12~36小時； 將反應(yīng)結(jié)束后的以鎳基體為載體的磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料在去離子水中清洗，干燥，保存待用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，金屬鎳基體(泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng))作為制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的載體和鎳離子源，紅磷作為磷離子源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，氧化石墨烯和紅磷的質(zhì)量比為1:5~5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，磷化鎳包括磷化二鎳、二磷化三鎳、二磷化鎳、三磷化鎳等。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料的方法。首先在超聲作用下，將氧化石墨烯和紅磷分散在去離子水中制得分散液，然后將分散液轉(zhuǎn)移到水熱釜中，并將金屬鎳基體（泡沫鎳、鎳片或鎳網(wǎng)）浸入分散液，水熱反應(yīng)后得到磷化鎳/石墨烯復(fù)合薄膜材料。該制備方法簡單易行，合成條件溫和，材料成本低且易于大規(guī)模生產(chǎn)和利用。
【IPC分類】H01G11-30, H01G11-32, H01G11-86
【公開號】CN104810165
【申請?zhí)枴緾N201510210775
【發(fā)明人】趙崇軍, 王倩, 孫彩霞, 沈海超, 張雨瀟, 錢秀珍, 張金朝
【申請人】華東理工大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月29日