一種鉬酸鎳/石墨烯復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種復合材料，具體是指一種鉬酸鎳/石墨烯復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 超級電容器作為一種新型儲能元件，相比傳統物理電容器和電池，具有功率更高、 充放電更快速、壽命更長和維護成本更低等優點，其中優良的電極材料是其核心。當前鉬酸 鎳NiM〇04作為一種新型的超級電容器電極材料，由于其高電化學活性、低成本和對環境友 好的特點，受到越來越多的關注。但金屬氧化物由于導電性差會導致作為電極使用時電容 量較低，倍率特性和循環性能不令人滿意。由于石墨烯具有高的電導性、良好的機械性能和 高比表面積，通過在鉬酸鎳中添加石墨烯制成復合電極材料，而且通過對石墨烯摻雜N元 素，改善石墨烯團聚現象，這些將能有效改善電極的電性能。
[0003] 中國專利申請號為201410049245.3，專利名稱為"一種鉬酸鎳與石墨烯納米復合 材料的制備方法"的技術方案中的制備方法，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,繼續攪拌，然后加入反應釜中120-180°C反應8-15h;(4)反應結 束后， 冷卻至室溫，離心所得到的產物，分別用去離子水和乙醇溶劑洗滌，并干燥，即得鉬酸 鎳與石墨烯納米復合材料，該方法合成鉬酸鎳的前體物為氯化鎳和鉬酸鈉，結合碩士論文 (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用[D].上海：東華大 學，2014:43)可知，該方法制備的復合電極材料在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合材料為棒狀結構，可以有效抑制石 墨烯片層的團聚及改善NiM〇04作電極材料時循環穩定性差的問題，但是，棒狀結構對導電 性能以及電容保存率均有一定的限制。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種電容量高，倍率特性和循環性能均較優的鉬酸鎳/石 墨烯復合材料的制備方法，以及制得的鉬酸鎳/石墨烯復合材料的應用。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案： 一種鉬酸鎳/石墨烯復合材料的制備方法，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移至加壓釜中，并放置于烘箱中處理； 53、 將S2中得到的物質取出冷至室溫后，進行離心，將下層固體顆粒進行洗滌，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]優選地，S2中的加壓釜為帶聚四氟乙烯內襯的加壓釜。
[0008] 進一步地，S2中，氧化石墨烯溶液與醋酸鎳的體積質量比為10:0.15~0.30ml/g， 兩者混合后攪拌時間為1.5h。
[0009]進一步地，醋酸鎳與鉬酸銨以及尿素的的質量比為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，繼續攪拌1h。
[0010]進一步地，S2中的混合溶液在溫度為140~180 °C的烘箱內靜置10~24 h。
[0011] 優選地，S3中真空干燥的溫度為60 ± 1°。
[0012] 作為一種優選的技術方案，一種鉬酸鎳/石墨烯復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 銨以及尿素的質量比為0.25: 0.20: 0.24,繼續攪拌1h，最終將混合液轉移到帶聚四氟乙 烯內襯的加壓釜中，在烘箱中160 °C靜置1Oh; 53、 將加壓釜從烘箱取出冷至室溫后，將釜內混合物進行離心，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/石墨烯復合材料為鉬酸鎳/摻N石墨烯復合材料，可用 作超級電容器的電極材料，本技術方案提供的鉬酸鎳/石墨烯復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 合成鉬酸鎳的促進劑和形貌調變劑，MV作為石墨烯摻N改性的前體物，得到的鉬酸鎳/石墨 烯復合材料為片狀結構，導電性能更優，同時也避免了石墨烯片層的團聚，較鉬酸鎳電極材 料單獨作為電極使用時，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，遠優于鉬酸鎳單獨作為電極時的電化學活性。
【具體實施方式】
[0014] 以下結合實施例來進一步解釋本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限 定。
[0015] 實施例1 一種鉬酸鎳/石墨烯復合材料的制備方法，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，繼續攪拌1h，最終將混合液轉移到帶聚四氟乙烯內襯的 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，將釜內混合物進行離心，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次，最后在60 °C真空干燥至恒重即可。 [0016] 實施例2 一種鉬酸鎳/石墨烯復合材料的制備方法，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，繼續攪拌1h，最終將混合液轉移到帶聚四氟乙烯內襯的 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，將釜內混合物進行離心，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次，最后在60 °C真空干燥至恒重即可。
[0017] 實施例3 一種鉬酸鎳/石墨烯復合材料的制備方法，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，