[0034] 实施例1
[0035] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0036] A、将六水合氯化钴和尿素分别溶于水,溶液中钴盐的浓度为0.075摩尔/升,尿素浓度为0.375摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,95℃下反应8小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0037] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.02摩尔/升Na2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应4h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0038] 通过X射线粉末衍射对最终产物的样品进行表征,如图1所示。产物主要成分为四硫化三钴。
[0039] 通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的形貌进行表征。图2是产物的SEM图,可看到大量的产物负载在泡沫镍片上。图3是将四硫化三镍从泡沫镍片上分离后测得的TEM图,可看出明显的核壳结构,其中核是纳米管,壳是纳米片。
[0040] 实施例2
[0041] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0042] A、将六水合氯化钴和尿素分别溶于水,溶液中钴盐的浓度为0.1摩尔/升,尿素浓度为0.4摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,140℃下反应2小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0043] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.1摩尔/升Na2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应4h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0044] 实施例3
[0045] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0046] A、将六水合氯化钴和尿素分别溶于水,溶液中钴盐的浓度为0.02摩尔/升,尿素浓度为0.1摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,140℃下反应4小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0047] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.02摩尔/升Na2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应4h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0048] 实施例4
[0049] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0050] A、将六水合硝酸钴和尿素分别溶于水,溶液中钴盐的浓度为0.05摩尔/升,尿素浓度为0.2摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,110℃下反应5小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0051] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.04摩尔/升K2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应6h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0052] 实施例5
[0053] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0054] A、将四水合乙酸钴和尿素分别溶于水,溶液中钴盐的浓度为0.09摩尔/升,尿素浓度为0.3摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,130℃下反应3小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0055] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.05摩尔/升K2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应8h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0056] 实施例6
[0057] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0058] A、将六水合氯化钴、六水合硝酸钴和尿素分别溶于水,溶液中氯化钴、硝酸钴的浓度分别为0.05摩尔/升,尿素浓度为0.4摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,140℃下反应2小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0059] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.05摩尔/升Na2S的溶液和0.05摩尔/升K2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应4h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0060] 实施例7
[0061] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0062] A、将六水合氯化钴、六水合硝酸钴、四水合乙酸钴和尿素分别溶于水,溶液中氯化钴、硝酸钴、乙酸钴的浓度分别为0.03摩尔/升,尿素浓度为0.3摩尔/升,将一小片干净的泡沫镍(2cm×3cm)浸入混合溶液中,130℃下反应3小时,冷却后,取出泡沫镍片,洗涤干净,干燥,制得前驱物;
[0063] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.05摩尔/升Na2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应4h,取出泡沫镍,经洗涤、干燥后,即制得负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍。
[0064] 实施例8
[0065] 一种同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
[0066] A、将六水合氯化钴和尿素分别溶于水,溶液中钴盐的浓度为0.075摩尔/升,尿素浓度为0.375摩尔/升,95℃下反应8小时,洗涤,干燥,制得前驱物;
[0067] B、将步骤A制得的前驱物放入高压反应釜中,加入0.02摩尔/升Na2S的溶液至浸没前驱物,加热至110℃,反应4h,经洗涤、干燥后,即可制得同质核壳结构四硫化三钴纳米材料,在该材料中,四硫化三钴纳米管的外边包覆着四硫化三钴纳米片。
[0068] 步骤A中的六水合氯化钴可以替换为四水合乙酸钴、六水合硝酸钴,或六水合氯化钴与四水合乙酸钴、六水合硝酸钴中的两种或多种;步骤B中的Na2S的溶液可以替换为K2S的溶液,或者Na2S与K2S的混合溶液。
[0069] 实施例9
[0070] 同质核壳结构四硫化三钴纳米材料作为超级电容器电极材料的应用[0071] 将实施例1制备得到负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍剪成1cm×1cm大小,作为工作电极,分别以铂片电极和Hg/HgO电极作为对电极和参比电极,构成三电极体系,在3摩尔/升的KOH电解质水溶液中进行电化学性能的测试。图4是在电势范围为0~0.7V,不同扫描速率下获得的循环伏安曲线。图中明显的氧化还原峰显示了电极的赝电容特性。图5是电极的恒流充放电曲线,在电流密度为4Ag-1时,电极的比电容量为1734F g-1;在电流密度提高到14Ag-1时,电极的比电容量为1281F g-1,显示了较高的比电容量和倍率充放电性能。保持电流密度为8Ag-1,经4000次充放电循环后,电容量仍然能维持初始值的75.8%,如图6所示。
[0072] 由以上内容可以看出,根据本发明的制备方法制备得到的负载有同质核壳结构四硫化三钴纳米材料的泡沫镍作为超级电容器电极材料的应用时,其具有较大的比电容,这也归因于同质核壳结构四硫化三钴纳米材料具有较大的比表面积,可提供更多的电化学活性位点用于储存电能。
[0073] 上述参照实施例对同质核壳结构四硫化三钴纳米材料、其制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。