形貌可控的碳量子点/钴酸镍复合电极材料以及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105914353A(43)申请公布日2016.08.31(21)申请号201610296455.1(22)申请日2016.05.06(71)申请人复旦大学地址200433上海市杨浦区邯郸路220号(72)发明人魏济时熊焕明(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人王洁平(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/525(2010.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书9页附图4页(54)发明名称形貌可控的碳量子点/钴酸镍复合电极材料以及制备方法(57)摘要本发明属于纳米材料技术领域，具体为一种形貌可控的碳量子点/钴酸镍复合电极材料以及制备方法。本发明的制备方法具体如下：（1）将碳量子点粉末、六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和尿素溶解于水和乙醇形成的混合溶剂中，混和后置于聚四氟乙烯内衬反应釜中，并加入泡沫镍，密封后加热反应，冷却后取出泡沫镍冲洗、烘干；（2）将烘干后的泡沫镍进行热处理得到以泡沫镍为基底的碳量子点/钴酸镍复合电极材料。本发明通过调节碳量子点的投料量使复合材料在微观结构上形成从海胆状，花冠状到杨梅状等不同的形貌。本发明制备方法简单易行，成本低廉；所得材料的化学物理性质稳定，在电化学储能与催化领域具有良好的应用前景。CN105914353ACN105914353A权利要求书1/1页1.一种形貌可控的碳量子点/钴酸镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将碳量子点粉末、六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和尿素于水和乙醇形成的混合溶剂中混和，混和后置于聚四氟乙烯内衬反应釜中，再加入泡沫镍，密封后85~95℃温度下反应7~9小时，之后冷却，取出泡沫镍冲洗、烘干；（2）将烘干后的泡沫镍在240~260℃下进行热处理，得到泡沫镍为基底的碳量子点/钴酸镍复合电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和尿素的摩尔比为1:2:12。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，六水合硝酸镍在混合溶剂中的浓度范围在0.02~0.03mol/L之间由此相应调整六水合硝酸钴和尿素的浓度。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，碳量子点通过以柠檬酸、乙二胺、石墨烯、碳纳米管、对苯二酚或尿素为原料，经水热法或电化学剥离法制备得到，碳量子点的平均粒径在2.5-3.5nm之间。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，碳量子点粉末在混合溶剂中的质量体积浓度为0.1~2mg/mL。6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，碳量子点粉末在混合溶剂中的质量体积浓度为0.25~1mg/mL。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，混合溶剂中，乙醇和水的体积比1:3~3:1。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，热处理时，先以0.5~2℃/分钟的升温速率升温到240~260℃，再保温1.5~3小时。9.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的碳量子点/钴酸镍复合电极材料。10.根据权利要求9所述的碳量子点/钴酸镍复合电极材料，其特征在于，其呈毛栗状、花冠状或杨梅状。2CN105914353A说明书1/9页形貌可控的碳量子点/钴酸镍复合电极材料以及制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料技术领域，具体的说，涉及一种形貌可控的碳量子点/钴酸镍复合电极材料以及制备方法。背景技术[0002]碳量子点，又称碳点或者碳纳米点，是一类尺寸在10纳米以下的新型碳纳米材料。作为一种零维纳米材料因为优异的溶剂分散性能，良好的导电性能，低毒性，来源广泛以及价格低廉而逐渐受到学术界乃至工业界的重视。到目前为止，碳量子点的应用大多都局限于生物标记，传感器件，显示器件等领域。相比而言在电化学储能领域的研究还处于初级阶段，直到2013年才开始崭露头角。近期研究工作表明，碳量子点能够有效提升金属氧化物材料的倍率性能和循环稳定性。以单一的钴酸镍做正极材料为例，在氢氧化钾水溶液为电解液，在电流密度变化从1A/g提升至30A/g时，其电容值的保持率一般在25%左右至45%左右，五千次循环衰减便可至5%以上，通过复合聚合物材料(如聚吡咯)，石墨烯材料以及碳纳米管材料等可在一定程度上改善钴酸镍材料的不足，但效果有限，且复合物存在原料价格昂贵，且来源不广泛等缺点。相比之下，碳量子点并不存在以上缺点，且其高度石墨化的内核，丰富的表面官能团和优异的分散性可以有效增加材料的表面的润湿性和材料整体的电