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专利号: 2022102470504
申请人: 安阳工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种碳空心球包覆金属硒化物复合材料,其特征在于:所述复合材料为双层结构,所述复合材料内层为NiSex纳米颗粒,所述复合材料外层为碳空心球,所述复合材料内层的NiSex纳米颗粒均匀分散在碳空心球内部;

所述碳空心球包覆金属硒化物复合材料的制备方法,主要包括如下步骤:

步骤1:将镍盐和3, 3’,5, 5’‑偶氮苯四甲酸(H4ABTC)溶解在由N,N‑二甲基乙酰胺、水和四氟硼酸组成的水溶液中,搅拌均匀后制得混合溶液A;

步骤2:将混合溶液A盛放到不锈钢反应釜中,再将不锈钢反应釜置于烘箱中烘干3‑6天,得到中间产物Ni‑soc‑MOF;

步骤3:将Ni‑soc‑MOF和Se粉混合后进行高温硒化反应,制得碳空心球包覆金属硒化物复合材料NiSex@CBs;

所述步骤2中Ni‑soc‑MOF的结构由H4ABTC和镍离子组成;所述Ni‑soc‑MOF具体结构为以氧为中心的羧酸、镍三核金属簇通过配体连接在一起形成的三维框架,包括两种互连通道和一个粒径小于1 nm的纳米级中心笼。

2.根据权利要求1所述的一种碳空心球包覆金属硒化物复合材料,其特征在于,所述步骤2中的烘箱温度设置为120 ℃‑160 ℃。

3.根据权利要求1所述的一种碳空心球包覆金属硒化物复合材料,其特征在于,所述步骤3的具体方法为:将Ni‑soc‑MOF和Se粉按照质量比1:1混合后,置于600 ℃的高温环境下进行硒化反应,制得碳空心球包覆金属硒化物复合材料NiSex@CBs。

4.根据权利要求1所述的一种碳空心球包覆金属硒化物复合材料,其特征在于,所述步骤1水溶液中N,N‑二甲基乙酰胺与溶剂水的容积比为1.5‑6,所述四氟硼酸与溶剂水的容积比为0.5‑2。

5.根据权利要求1所述的一种碳空心球包覆金属硒化物复合材料,其特征在于,所述步骤1中镍盐为硫酸镍、硝酸镍和氯化镍中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种碳空心球包覆金属硒化物复合材料在超级电容器中的应用,其特征在于,具体过程为:以NiSex@CBs为正电极、以Pt作为对电极,Ag/AgCl作为参比电‑1极组成三电极体系,以2 M KOH溶液作为电解液,在电流密度为1 A g 时,其比电容为1720 ‑1F g ;将NiSex@CBs为正电极、活性炭为负电极制备非对称超级电容器器件,在三电极体系中NiSex@CBs纳米颗粒和活性炭的电位窗口范围分别为0‑0.6 V和‑1.0‑ 0 V,在1.4‑1.65V的电位范围内进行非对称超级电容器器件的CV特性测量,非对称超级电容器器件在800 W ‑1 ‑1 ‑1kg 的高功率密度下具有45.2 Wh kg 的能量密度,在8000 W kg 的功率密度下仍然保持‑1

27.8 Wh kg 的能量密度,在1.6 V工作电压下5000次充放电循环后电容保持率仍高达89%。