本发明涉及硒基化镍纳米材料,尤其涉及一种硒基化镍纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术:
1、超级电容器电极材料是影响其性能的关键因素之一。可用于超级电容器的电极材料主要分为三类:碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物。与碳材料相比,过渡金属氧化物具有多种氧化价态和宽的工作电位窗,表现出较大的电荷存储能力,因此备受关注。过渡金属氧化物中镍基材料,由于具有高的理论电容值和良好的热稳定性,并且在地球上含量丰富,成为超级电容器电极材料的热门选择。
2、基于现有研究,本申请发明人发现:镍基材料作为超级电容器电极材料,存在比表面积相对较低的问题,从而限制超级电容器能量密度的提升。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提出硒基化镍纳米材料的制备,以解决镍基材料作为超级电容器电极材料,存在比表面积相对较低的问题。
2、基于上述目的,本发明提供了一种硒基化镍纳米材料的制备方法,所述的制备方法包括如下步骤:
3、溶液配制,向水合肼中加入硒源,超声溶解得到均匀溶液a;将镍源溶于去离子水中,得到溶液b;将溶液b倒入溶液a中,超声得到悬浊液;
4、水热反应,将悬浊液采用一步水热合成的湿化学方法进行高压密封加热反应,得到反应物溶液;
5、洗涤干燥,将反应物溶液进行过滤、洗涤、干燥得初步样品;
6、能量处理,将初步样品进行能量处理,得样品。
7、本申请以过渡金属镍源、硒源为前躯体,通过基于水热反应的湿化学方法合成以ni3se4为主要物相的硒基化镍纳米材料,同时具有纳米棒的形貌,然后采用能量对纳米棒产物进行处理,对硒基化镍纳米材料形貌进行二次修饰,增加ni3se4的比表面积,从而解决硒基化镍纳米材料作为超级电容器电极材料,存在比表面积相对较低的问题。
8、在一些实施例中,所述硒源为硒粉,所述镍源为六水硝酸镍。
9、在一些实施例中,所述溶液a的摩尔体积为1.5~2.2l/mol,所述溶液b的摩尔体积为1~1.6l/mol。
10、在一些实施例中,所述超声频率为200~500hz,时间为10~30min。
11、在一些实施例中,所述硒源与镍源的物质量比为1~2。
12、在一些实施例中,所述水热反应的温度为180℃,时间为24h。
13、在一些实施例中,所述能量处理的方式为高强度磁场处理。
14、在一些实施例中,所述高强度磁场处理为脉冲磁场,磁场强度s为1.1~1.5t,处理时间t1为20~30s,脉冲数满足t=log(s)*t1。
15、由于se的3d轨道能级与3s和3p轨道靠的很近,这种结构使得硒元素在和过渡金属结合的时候,具有更多的金属性质,在高强度磁场的作用下本申请制备的产物发生能级的跃迁和形貌的二次改变,形成带有空间螺纹的表面形貌,进一步提升产物的比表面。
16、一种硒基化镍纳米材料,采用上述的制备方法制备而成。
17、一种硒基化镍纳米材料的应用,所述硒基化镍纳米材料应用在超级电容器电极中。
18、本发明的有益效果:本申请采用一步水热合成的湿化学方法制备出以ni3se4为主要物相的硒基化镍纳米材料,同时具有纳米棒的形貌,然后采用能量对纳米棒产物进行处理,对硒基化镍纳米材料形貌进行二次修饰,形成带有空间螺纹的表面形貌,进一步提升ni3se4的比表面积,从而解决硒基化镍纳米材料作为超级电容器电极材料,存在比表面积相对较低的问题。
1.一种硒基化镍纳米材料的制备方法,其特征在于,所述的制备方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述硒源为硒粉,所述镍源为六水硝酸镍。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述溶液a的摩尔体积为1.5~2.2l/mol,所述溶液b的摩尔体积为1~1.6l/mol。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述超声频率为200~500hz,时间为10~30min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述硒源与镍源的物质量比为1~2。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述水热反应的温度为180℃,时间为24h。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述能量处理的方式为高强度磁场处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述高强度磁场处理为脉冲磁场,磁场强度s为1.1~1.5t,处理时间t1为20~30s,脉冲数满足t=log(s)*t1。
9.一种硒基化镍纳米材料,其特征在于,采用权利要求1-8任一所述的制备方法制备而成。
10.一种权利要求9所述的硒基化镍纳米材料的应用,其特征在于,所述硒基化镍纳米材料应用在超级电容器电极中。