水滑石/碳纳米管/镍多级结构薄膜及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种水滑石/多壁碳纳米管/泡沫镍三维多级结构薄膜电极材料及其制备方法。本发明采用原位生长的方法在泡沫镍基底上先合成镍铝水滑石薄膜材料，再在其表面生长多壁碳纳米管，从而获得多壁碳纳米管膜/泡沫镍，经亲水化处理后，再采用水热原位生长法，获得镍铝水滑石/多壁碳纳米管/泡沫镍三维多级结构薄膜材料。该薄膜材料的微观结构是：多壁碳纳米管生长在泡沫镍基片上，镍铝水滑石生长在多壁碳纳米管外壁，这种结构称为“三维多级结构”。该结构由泡沫镍基底与薄膜材料紧密结合构成一体，不易脱落，可直接用作电极，且比表面积大，因此适合于用作超电容电极材料。

主权项

一种水滑石/碳纳米管/镍多级结构薄膜的制备方法，具体制备步骤如下：A.将泡沫镍基镍铝水滑石薄膜片放入马弗炉中，以5‑10℃/min升温速率升温至300‑500℃，并保持60‑180min，使基片上的镍铝水滑石薄膜转变为复合氧化物薄膜；B.将步骤A得到的复合氧化物薄膜片平放于瓷舟中，放入管式加热炉中，先通入流速为60‑120mL/min的氮气或氩气，以2‑10℃/min的速率升温至600‑900℃，再通入流速为4‑16mL/min的乙炔气体反应30‑240min，反应结束后冷却至室温；C.将步骤B得到的多壁碳纳米管/泡沫镍薄膜置于阴离子表面活性剂溶液中浸泡12小时，取出后直立于反应釜中，将尿素溶液和镍铝混合盐溶液按体积比为1:1加入反应釜中,再向该反应釜中加入阴离子表面活性剂溶液，阴离子表面活性剂溶液与镍铝混合盐溶液的体积比为1:8‑10，密封反应釜，升温至100‑140℃进行水热反应8‑24小时，冷却至室温，取出反应后的薄膜片，用去离子水冲洗、烘干，即得到镍铝水滑石/多壁碳纳米管/泡沫镍薄膜；步骤C所述的尿素溶液是用尿素与去离子水配制的浓度为0.1‑1mol/L溶液；镍铝混合盐溶液是用硝酸镍、硝酸铝溶于去离子水配制的，其中Ni：Al摩尔比为2‑4:1，硝酸镍的浓度为0.05‑0.20mol/L；所述的阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸、月桂酸、二辛基琥珀酸钠、肝胆酸钠中的一种，阴离子表面活性剂溶液的浓度为0.01‑0.1g/L。