一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法与流程

技术特征：

1.一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法，其特征在于，它包括MnO2@Ni(OH)2/NF的制备，MnO2@Ni(OH)2/NF碳量子点负载，负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF韧性材料包裹等步骤制得；其中，所述韧性材料是由羧甲基纤维素钠、羧基丁腈橡胶、铝粉、4-甲基咪唑、去离子水制得；所述NF为泡沫镍。

2.如权利要求1所述的一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法，其特征在于，所述MnO2@Ni(OH)2/NF电极的制备是按如下步骤制得：

（1）原材料预处理：

将NF裁剪成3.5 × 1.5 cm长方形小块，然后浸入20~30ml体积分数为18%~25%的盐酸溶液中超声处理20-30min，取出，再置于50~80ml去离子水中，超声30~60分钟，然后将处理好的NF置于鼓风干燥箱中，设置温度50~60℃，真空干燥20~25小时，取出，备用；所述NF为泡沫镍；

（2）Ni(OH)2/NF的制备：

将步骤（1）中处理好的NF置于高温水热釜中，加入40~45ml去离子水，密闭后置于140~150℃的电热鼓风干燥箱中，反应18~24小时，反应结束，自然冷却至室温，取出反应物，置于50~55℃恒温干燥箱中，干燥18~24小时，取出，即得Ni(OH)2/NF；

（3）MnO2@Ni(OH)2/NF的制备

将步骤（2）中制得的Ni(OH)2/NF电极置于35~50ml浓度为0.02~0.03mol/L的高锰酸钾溶液中，然后置于水热反应釜中，密封后置于140~150℃电热鼓风干燥箱中保温反应24~26小时，反应结束，自然冷却至室温，去除反应物，然后用去离子水反复冲洗3~5次，冲洗结束，将反应物置于60~70℃的恒温鼓风干燥箱中干燥24~26小时，干燥结束，即得MnO2@Ni(OH)2/NF电极。

3.如权利要求2所述的一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法，其特征在于，上述MnO2@Ni(OH)2/NF电极还需经过碳量子点负载处理，它是按如下步骤制得：

（1）制备碳量子点水溶液：将葡萄糖按质量比为1：20~30溶于去离子水中得到葡萄糖水溶液，将葡萄糖水溶液置于具有不锈钢外壳和聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后将反应釜置于干燥箱中，设置温度为200~250℃热处理40~48小时，得到反应液，然后置于离心机中，设置离心转速10000~12000r/min，离心处理30~60分钟，分取上清液即为碳量子点水溶液；

（2）MnO2@Ni(OH)2/NF碳量子点负载：将上述制得的MnO2@Ni(OH)2/NF置于碳量子点水溶液中，超声处理1~2小时进行沉积，沉积结束，置于电热鼓风干燥箱中，设置温度为80~90℃，干燥20~24小时，即完成MnO2@Ni(OH)2/NF碳量子点负载，所述超声频率为10 KHZ~20KHZ。

4.如权利要求3所述的一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法，其特征在于，上述负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF还需进行韧性材料包裹处理，所述韧性材料中羧甲基纤维素钠、羧基丁腈橡胶、铝粉、4-甲基咪唑、去离子水的质量比为3~8：18~23：8~12：7~11：25~32，所述铝粉粒径为30~80μm。

5.如权利要求4所述的一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法，其特征在于，上述负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF韧性材料包裹是按如下步骤制得：

（1）韧性材料制备：将去离子水加热至60~65℃，在搅拌条件下，加入羧甲基纤维素钠、4-甲基咪唑，分散均匀后，放置2~3小时，得羧甲基纤维素钠与4-甲基咪唑的混合溶液，备用；另取羧基丁腈橡胶，加热至80~90℃，在搅拌条件下，加入羧甲基纤维素钠与4-甲基咪唑的混合溶液，继续搅拌60~80分钟，加入铝粉，再继续搅拌20~30分钟，保温条件下，备用；所述搅拌转速为60~90r/min；

（2）负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF韧性材料包裹：将上述步骤制得的负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF电极浸入韧性材料中，保温85~90℃条件下静置2~3小时，取出，置于鼓风干燥箱中，设置干燥温度为50~55℃，干燥18~24小时，即得。

技术总结
一种MnO2@Ni(OH)2/NF电容电极的制备方法包括MnO2@Ni(OH)2/NF的制备，MnO2@Ni(OH)2/NF碳量子点负载，负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF韧性材料包裹等步骤制得；其中，所述韧性材料是由羧甲基纤维素钠、羧基丁腈橡胶、铝粉、4‑甲基咪唑、去离子水制得。本发明可使得MnO2@Ni(OH)2/NF具有更高的比电容值，在1A/g时比电容可高达1569F/g，而负载碳量子点的MnO2@Ni(OH)2/NF电极经过韧性材料处理，可使得MnO2@Ni(OH)2/NF电极适应充放电过程由于体积变化，同时还可以防止电解液的腐蚀作用，最终使得产品循环稳定性好，即使在10A/g的高电流密度下充放电10000圈，比电容无衰减，保持率为初始值的99.1%，电化学储能优异，值得市场推广。

技术研发人员：陈文波;田亮亮;伍沈平;王毅;杨文耀;陈道定;
受保护的技术使用者：重庆文理学院;中国科学院过程工程研究所;宁波美成生物科技有限公司;
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022.05.03