一种NI基NIO纳米片阵列薄膜电极的制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102800488 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 8 0 0 4 8 8 A *CN102800488A* (21)申请号 201210284645.3 (22)申请日 2012.08.11 H01G 9/042(2006.01) C25D 11/34(2006.01) (71)申请人西北有色金属研究院 地址 710016 陕西省西安市未央路96号 (72)发明人李纲 张文彦 李广忠 (74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213 代理人谭文琰 (54) 发明名称 一种Ni基NiO纳米片阵列薄膜电极的制备方 法 (57) 摘要 。

2、本发明公开了一种Ni基NiO纳米片阵列薄膜 电极的制备方法，该方法为：一、制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的Ni基片；二、将具有非晶态NiO多 孔薄膜的Ni基片置于水热反应釜中利用蒸汽进 行热处理，得到Ni基晶质NiO纳米片阵列薄膜； 三、薄膜浸渍；四、干燥；五、将干燥后的Ni基NiO 纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的管式炉中进 行热处理，得到Ni基NiO纳米片阵列薄膜电极。 采用本发明的方法制备的Ni基NiO纳米片阵列薄 膜作为超级电容器的正极材料使用时，其比电容 是未经改性处理的Ni基NiO纳米片阵列薄膜的 2.03.2倍，电化学性能得到大幅提升，尤其是 当放电电流密度提高10倍时，其比电容。

3、量仍能得 到较好维持。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 1/1页 2 1.一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 的 制 备 方 法， 其 特 征 在 于， 该 方 法 包 括 以 下 步 骤 ： 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ； 步 骤 二、 将 步 骤 一 中 所 述 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 平 放 在 聚 四 氟 乙 烯 平 台 上， 然后一同置于容积为 300mL 500mL带四氟。

4、乙烯内衬的水热反应釜中， 向水热反应釜和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 10mL 30mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度 为 160 180 的 条 件 下 利 用 蒸 汽 对 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 进行 3h 20h的热处理， 得到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 步骤三、 将步骤二中所述 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于硝酸镧和葡萄糖的混合水 溶液中浸渍 12h 36h；所述混合水溶液中硝酸镧的浓度为 0.01mol/L 0.1mol/L， 葡萄糖 的。

5、浓度为 0.01mol/L 0.1mol/L； 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干 燥 ； 步骤五、 将步骤四中干燥后的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的管式 炉中进行热处理， 得到 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 ；所述惰性气体为氮气或氩气， 惰性气 体流速为 20mL/min 50mL/min；所述热处理温度为 350 500， 热处理时间为 30min 360min。 2.根 据 权 利 要 求 1所 述 的 一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 。

6、的 制 备 方 法， 其 特 征 在 于， 步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片的制备方法为 ： 101、 Ni基片的预处理 ：将厚度为 100m 300m的 Ni基片机械加工成面积为 1cm 2 4cm 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基 片 依 次 经 有 机溶剂超声除油和去离子水清洗后自然风干 ； 102、 具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片的制备 ：以 101中预处理后的 Ni基片为阳极， Pt片 为阴极， 硝酸水溶液为电解液， 控制电解液温度为 45 65， 在搅拌电解液状。

7、态下， 施加 8V 12V电压进行 10min 30min的阳极氧化处理 ；然后将 Ni基片从电解液中取出， 用去离子水冲洗， 自然风干， 得到具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ；所述硝酸水溶液的浓 度为 0.28mol/L 0.35mol/L。 3.根 据 权 利 要 求 2所 述 的 一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 的 制 备 方 法， 其 特 征 在 于， 101中所述 Ni基片的存在形式为致密 Ni、 多孔 Ni或泡沫 Ni， 所述 Ni基片的质量纯度不 低于 99.6%。 4.根 据 权 利 要 求 2所 述 的 一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 。

8、列 薄 膜 电 极 的 制 备 方 法， 其 特 征 在 于， 101中所述有机溶剂为无水甲醇、 无水乙醇或丙酮。 5.根 据 权 利 要 求 1所 述 的 一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 的 制 备 方 法， 其 特 征 在 于， 步骤四中所述干燥的温度为 60 80， 干燥时间为 9h 24h。 权 利 要 求 书CN 102800488 A 1/8页 3 一种 Ni 基 NiO 纳米片阵列薄膜电极的制备方法 技术领域 0001 本发明属于无机纳米材料技术领域， 具体涉及一种 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 的制备方法。 背景技术 0002 超级电容器是一类介于。

9、传统静电电容器与二次电池之间的新型绿色储能器件。 其 具 有 比 传 统 静 电 电 容 器 高 100倍 以 上 的 能 量 存 储 密 度 和 比 二 次 电 池 高 10 100倍 功 率 密 度 的 电 化 学 特 性， 它 的 出 现 较 好 地 填 补 了 传 统 静 电 电 容 器 和 二 次 电 池 这 两 类 储 能 元 件 之 间 的 空 白。 超 级 电 容 器 还 具 有 使 用 温 度 范 围 宽 （ 40 70） 、 充 放 电 速 度 快、 可 大 电 流 充 放 电、 充 放 电 可 逆 性 好、 循 环 使 用 寿 命 长 和 在 使 用 过 程 中 免 维 。

10、护 保 养 等 优 点， 在 移 动 通 讯、 信息技术、 工业领域、 航天飞机和国防科技等领域显示出极其广阔的应用前景。 0003 在 超 级 电 容 器 中， 电 极 材 料 是 核 心， 电 极 性 能 的 优 劣 和 成 本 直 接 关 系 到 超 级 电 容 器 的 性 能 与 成 本， 影 响 到 超 级 电 容 器 的 应 用 和 产 业 化。 因 Ni的 储 量 丰 富、 价 格 低 廉 且 环 境 友好， 从而使得 NiO成为极具发展潜力的超级电容器电极材料之一。 但 NiO是一种典型的 p 型 半 导 体， 其 导 电 性 差， 内 阻 较 大， 电 荷 传 递 阻 抗 的。

11、 增 加 将 导 致 电 极 材 料 内 部 参 与 反 应 的 电 子 数 不 足， 部 分 活 性 点 位 得 不 到 有 效 利 用， 尤 其 是 在 高 电 流 密 度 充 放 电 条 件 下， 会 引 起 比 电 容 量 的 大 幅 度 衰 减， 从 而 表 现 出 倍 率 特 性 的 恶 化。 专 利 201210195337.3提 供 了 一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 的 制 备 方 法， 该 阵 列 薄 膜 电 极 由 于 具 有 较 高 的 比 表 面 积 和 有 利 于 电 解 液 和 电 子 自 由 迁 移 的 通 道， 作 为 超 级 电 容。

12、 器 的 正 极 材 料 时 显 示 出 良 好 的 电 化 学 性 能， 但 仍 存 在 比 电 容 量 较 小 和 在 高 电 流 密 度 工 作 条 件 下 容 量 衰 减 严 重 的 问 题， 这 离 其 规 模 化 应 用还有较大的差距。 0004 为 了 降 低 NiO材 料 的 内 阻， 改 善 其 导 电 性， 常 规 的 改 性 方 法 是 将 NiO与 内 阻 小、 导 电性好的 C材料 （ 如乙炔黑 ） 等混合后作为电极使用。 但是这样的物理混合作用很容易引起 导 电 性 物 质 与 电 活 性 物 质 NiO之 间 的 不 均 匀 接 触， 造 成 电 活 性 物 质 。

13、与 集 流 体 间 的 接 触 电 阻 偏 大， 进 而 影 响 了 其 电 化 学 性 能。 此 外， 在 混 合 过 程 中 由 于 加 入 了 不 导 电 的 粘 结 剂， 也 在 一 定程度上引起了电极材料的内阻增大。 研究表明， 在 NiO材料表面沉积 Ag纳米颗粒可以显 著提高 NiO的导电能力， 减轻充放电过程中的极化现象， 使得 NiO表现出更优异的电化学性 能。但采用贵金属 Ag来进行 NiO的表面改性处理， 成本昂贵， 难于工业化推广使用。 0005 因 此， 发 展 新 的 改 性 工 艺 来 改 善 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 的 导 电 性， 降 低 内。

14、 阻， 以 提 高 其 电 化 学 性 能 尤 其 是 大 电 流 工 作 条 件 下 的 充 放 电 能 力， 是 其 得 到 大 规 模 推 广 应 用 的 前 提。 发明内容 0006 本 发 明 所 要 解 决 的 技 术 问 题 在 于 针 对 上 述 现 有 技 术 的 不 足， 提 供 一 种 电 化 学 性 能 得到大幅提升， 尤其是当放电电流密度提高 10倍时， 其比电容量仍能得到较好维持的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 的 制 备 方 法。 该 方 法 采 用 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 对 Ni基 说 明 书CN 1028004。

15、88 A 2/8页 4 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 进 行 浸 渍， 经 干 燥 和 热 处 理 后， 镧 以 离 子 的 形 式 被 引 入 并 占 据了 NiO的部分晶格结点位置， 有效活化了 NiO的晶格结构， 起到了增加质子扩散速度的作 用 ；碳 被 引 入 NiO表 层， 在 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 外 表 面 均 匀 包 覆 一 层 导 电 性 良好的厚度为 2nm 10nm的碳膜层， 克服了利用碳材料对 NiO进行物理改性的传统方法可 能 引 起 的 导 电 性 物 质 与 电 活 性 物 质 之 间 的 不 均 匀 接 触。

16、 的 弊 端， 较 好 地 实 现 了 对 NiO材 料 的 均 匀 改 性。 镧 和 碳 的 引 入 起 到 了 活 化 电 活 性 物 质 NiO的 微 结 构 和 改 善 内 阻 的 作 用， 有 利 于 提高 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极反应的可逆性和电化学活性， 从而使得 NiO表现出更好 的电容性能和倍率特性。 0007 为 解 决 上 述 技 术 问 题， 本 发 明 采 用 的 技 术 方 案 是 ：一 种 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电极的制备方法， 其特征在于， 该方法包括以下步骤 ： 0008 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 。

17、Ni基片 ； 0009 步骤二、 将步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片平放在聚四氟乙烯平 台上， 然后一同置于容积为 300mL 500mL带四氟乙烯内衬的水热反应釜中， 向水热反应釜 和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 10mL 30mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度 为 160 180 的 条 件 下 利 用 蒸 汽 对 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片进行 3h 20h的热处理， 得到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 0010 步骤三、 将步骤二中所述。

18、 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于硝酸镧和葡萄糖的混 合水溶液中浸渍 12h 36h；所述混合水溶液中硝酸镧的浓度为 0.01mol/L 0.1mol/L， 葡 萄糖的浓度为 0.01mol/L 0.1mol/L； 0011 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干燥 ； 0012 步骤五、 将步骤四中干 燥后的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的 管 式 炉 中 进 行 热 处 理， 得 到 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 ；所 述 惰 性 气 体 为 氮 气。

19、 或 氩 气， 惰 性 气 体 流 速 为 20mL/min 50mL/min；所 述 热 处 理 温 度 为 350 500， 热 处 理 时 间 为 30min 360min。 0013 上述的一种 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极的制备方法， 步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片的制备方法为 ： 0014 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ： 将 厚 度 为 100m 300m的 Ni基 片 机 械 加 工 成 面 积 为 1cm 2 4cm 2 的片状， 然后依次用 150#、 600#、 1000#砂纸打磨光亮， 再将打磨后的 Ni基片依 次经有机溶剂超声除油和去离。

20、子水清洗后自然风干 ； 0015 102、 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 的 制 备 ：以 101中 预 处 理 后 的 Ni基 片 为 阳极， Pt片为阴极， 硝酸水溶液为电解液， 控制电解液温度为 45 65， 在搅 拌电解液状 态下， 施加 8V 12V电压进行 10min 30min的阳极氧化处理 ；然后将 Ni基片从电解液中 取 出， 用 去 离 子 水 冲 洗， 自 然 风 干， 得 到 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 ；所 述 硝 酸 水 溶 液的浓度为 0.28mol/L 0.35mol/L。 0016 上述的一种 Ni基 。

21、NiO纳米片阵列薄膜电极的制备方法， 101中所述 Ni基片的存在 形式为致密 Ni、 多孔 Ni或泡沫 Ni， 所述 Ni基片的质量纯度不低于 99.6%。 0017 上述的一种 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极的制备方法， 101中所述有机溶剂为无 水甲醇、 无水乙醇或丙酮。 说 明 书CN 102800488 A 3/8页 5 0018 上述的一种 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极的制备方法， 步骤四中所述干燥的温度 为 60 80， 干燥时间为 9h 24h。 0019 本发明与现有技术相比具有以下优点 ： 0020 1、 本发明采用廉价的硝酸镧和葡萄糖分别作为镧源和碳源， 对 Ni基。

22、晶质 NiO纳米 片阵列薄膜电极进行改性处理， 成本比贵金属 Ag等大幅降低， 具有工业化推广应用前景。 0021 2、 本 发 明 采 用 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 对 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 电 极 进 行 浸 渍， 经 干 燥 和 热 处 理 后， 镧 以 离 子 的 形 式 被 引 入 并 占 据 了 NiO的 部 分 晶 格 结 点 位 置， 有 效 活 化 了 NiO的 晶 格 结 构， 起 到 了 增 加 质 子 扩 散 速 度 的 作 用 ；碳 被 引 入 NiO表 层， 在 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 。

23、电 极 外 表 面 均 匀 包 覆 一 层 导 电 性 良 好 的 厚 度 为 2nm 10nm 的 碳 膜 层， 克 服 了 利 用 碳 材 料 对 NiO进 行 物 理 改 性 的 传 统 方 法 可 能 引 起 的 导 电 性 物 质 与 电 活 性 物 质 之 间 的 不 均 匀 接 触 的 弊 端， 较 好 地 实 现 了 对 NiO材 料 的 均 匀 改 性。 镧 和 碳 的 引 入 起到了活化电活性物质 NiO的微结构和改善内阻的作用， 有利于提高 Ni基 NiO纳米片阵列 薄膜电极反应的可逆性和电化学活性， 从而使得 NiO表现出更好的电容性能和倍率特性。 0022 3、 采 。

24、用 本 发 明 的 方 法 制 备 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 作 为 超 级 电 容 器 的 正 极 材 料 使 用 时， 其 比 电 容 是 未 经 改 性 处 理 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 的 2.0 3.2倍， 电 化 学 性能得到大幅提升， 尤其是当放电电流密度提高 10倍时， 其比电容量仍能得到较好维持。 0023 下面通过实施例， 对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 具体实施方式 0024 实施例 1 0025 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ： 0026 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ：将 。

25、厚 度 为 100m的 高 纯 致 密 Ni基 片 （ 质 量 纯 度 为 99.6%） 机 械 加 工 成 面 积 为 2cm 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基片依次经无水乙醇超声除油和去离子水清洗后自然风干 ； 0027 102、 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 的 制 备 ：以 101中 预 处 理 后 的 Ni基 片 为 阳极， Pt片为阴极， 0.3mol/L硝酸水溶液为电解液， 控制电解液温度为 65， 在搅拌电解液 状态下， 施加 10V电压进行 20min的。

26、阳极氧化处理 ；然后将 Ni基片从电解液中取出， 用去离 子水冲洗， 自然风干， 得到具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ； 0028 步骤二、 将步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片平放在聚四氟乙烯平 台 上， 然 后 一 同 置 于 容 积 为 500mL带 四 氟 乙 烯 内 衬 的 水 热 反 应 釜 中， 向 水 热 反 应 釜 和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 15mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度为 180的条件下利用蒸汽对具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片进行 1。

27、5h的热处理， 得 到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 0029 步 骤 三、 将 步 骤 二 中 所 述 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 置 于 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 中 浸 渍 36h； 所 述 混 合 水 溶 液 中 硝 酸 镧 的 浓 度 为 0.1mol/L， 葡 萄 糖 的 浓 度 为 0.01mol/L； 0030 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干燥 ；所述干燥的温度为 60， 干燥时间为 24h； 0031 步骤五、 将步。

28、骤四中干燥后的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的 说 明 书CN 102800488 A 4/8页 6 管式炉中进行热处理， 得到 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 ；所述惰性气体为氮气， 惰性气体 流速为 20mL/min；所述热处理温度为 350， 热处理时间为 360min。 0032 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜作为超级电容器的正极材料使用时， 在 0.5mA/cm 2 放 电 电 流 密 度 工 作 条 件 下， 测 得 的 比 电 容 量 是 未 经 改 性 处 理 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 （ 采 用 本 实 施 例 方 法 。

29、制 备 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 ） 的 3.2倍。 当 放 电 电 流密度提高至 5mA/cm 2 时， 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜仍能维持在低电流密 度下测得的最大比电容的 93%， 而未经改性处理的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜 （ 采用本实施例 方法制备的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ） 的比电容仅为最大比电容的 68%。 0033 实施例 2 0034 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ： 0035 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ：将 厚 度 为 300m的 高 纯 泡 沫 Ni基 片 （。

30、 质 量 纯 度 为 99.9%） 机 械 加 工 成 面 积 为 4cm 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基片依次经无水甲醇超声除油和去离子水清洗后自然风干 ； 0036 102、 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 的 制 备 ：以 101中 预 处 理 后 的 Ni基 片 为 阳 极， Pt片 为 阴 极， 0.35mol/L硝 酸 水 溶 液 为 电 解 液， 控 制 电 解 液 温 度 为 65， 在 搅 拌 电 解 液状态下， 施加 10V电压进行 10min的阳极氧。

31、化处理 ；然后将 Ni基片从电解液中取出， 用去 离子水冲洗， 自然风干， 得到具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ； 0037 步骤二、 将步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片平放在聚四氟乙烯平 台 上， 然 后 一 同 置 于 容 积 为 400mL带 四 氟 乙 烯 内 衬 的 水 热 反 应 釜 中， 向 水 热 反 应 釜 和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 10mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度为 160的条件下利用蒸汽对具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片进行 20h的。

32、热处理， 得 到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 0038 步 骤 三、 将 步 骤 二 中 所 述 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 置 于 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 中 浸 渍 12h； 所 述 混 合 水 溶 液 中 硝 酸 镧 的 浓 度 为 0.01mol/L， 葡 萄 糖 的 浓 度 为 0.1mol/L； 0039 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干燥 ；所述干燥的温度为 80， 干燥时间为 9h； 0040 步骤五、 将步骤四中干。

33、燥后的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的 管式炉中进行热处理， 得到 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 ；所述惰性气体为氩气， 惰性气体 流速为 50mL/min；所述热处理温度为 500， 热处理时间为 30min。 0041 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜作为超级电容器的正极材料使用时， 在 0.5mA/cm 2 放 电 电 流 密 度 工 作 条 件 下， 测 得 的 比 电 容 量 是 未 经 改 性 处 理 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 （ 采 用 本 实 施 例 方 法 制 备 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 ）。

34、 的 3.0倍。 当 放 电 电 流密度提高至 5mA/cm 2 时， 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜仍能维持在低电流密 度下测得的最大比电容的 89%， 而未经改性处理的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜 （ 采用本实施例 方法制备的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ） 的比电容仅为最大比电容的 64%。 0042 实施例 3 0043 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ： 0044 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ：将 厚 度 为 200m的 高 纯 多 孔 Ni基 片 （ 质 量 纯 度 为 99.8%） 说 明 书CN 102800。

35、488 A 5/8页 7 机 械 加 工 成 面 积 为 3cm 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基片依次经无水乙醇超声除油和去离子水清洗后自然风干 ； 0045 102、 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 的 制 备 ：以 101中 预 处 理 后 的 Ni基 片 为 阳 极， Pt片 为 阴 极， 0.28mol/L硝 酸 水 溶 液 为 电 解 液， 控 制 电 解 液 温 度 为 65， 在 搅 拌 电 解 液状态下， 施加 12V电压进行 30min的阳极氧化处理 ；。

36、然后将 Ni基片从电解液中取出， 用去 离子水冲洗， 自然风干， 得到具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ； 0046 步骤二、 将步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片平放在聚四氟乙烯平 台 上， 然 后 一 同 置 于 容 积 为 500mL带 四 氟 乙 烯 内 衬 的 水 热 反 应 釜 中， 向 水 热 反 应 釜 和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 20mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度为 170的条件下利用蒸汽对具有非晶态 NiO多 孔薄膜的 Ni基片进行 20h的热处理，。

37、 得 到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 0047 步 骤 三、 将 步 骤 二 中 所 述 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 置 于 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 中 浸 渍 24h； 所 述 混 合 水 溶 液 中 硝 酸 镧 的 浓 度 为 0.02mol/L， 葡 萄 糖 的 浓 度 为 0.05mol/L； 0048 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干燥 ；所述干燥的温度为 70， 干燥时间为 24h； 0049 步骤五、 将步骤四中干燥后。

38、的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的 管式炉中进行热处理， 得到 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 ；所述惰性气体为氮气， 惰性气体 流速为 30mL/min；所述热处理温度为 400， 热处理时间为 120min。 0050 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜作为超级电容器的正极材料使用时， 在 0.5mA/cm 2 放 电 电 流 密 度 工 作 条 件 下， 测 得 的 比 电 容 量 是 未 经 改 性 处 理 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 （ 采 用 本 实 施 例 方 法 制 备 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 ） 。

39、的 2.8倍。 当 放 电 电 流密度提高至 5mA/cm 2 时， 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜仍能维持在低电流密 度下测得的最大比电容的 82%， 而未经改性处理的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜 （ 采用本实施例 方法制备的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ） 的比电容仅为最大比电容的 60%。 0051 实施例 4 0052 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ： 0053 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ：将 厚 度 为 200m的 高 纯 多 孔 Ni基 片 （ 质 量 纯 度 为 99.9%） 机 械 加 工 成 面 积 为。

40、 1cm 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基片依次经无水乙醇超声除油和去离子水清洗后自然风干 ； 0054 102、 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 的 制 备 ：以 101中 预 处 理 后 的 Ni基 片 为 阳 极， Pt片 为 阴 极， 0.28mol/L硝 酸 水 溶 液 为 电 解 液， 控 制 电 解 液 温 度 为 45， 在 搅 拌 电 解 液状态下， 施加 12V电压进行 30min的阳极氧化处理 ；然后将 Ni基片从电解液中取出， 用去 离子水冲洗， 自。

41、然风干， 得到具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ； 0055 步骤二、 将步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片平放在聚四氟乙烯平 台 上， 然 后 一 同 置 于 容 积 为 300mL带 四 氟 乙 烯 内 衬 的 水 热 反 应 釜 中， 向 水 热 反 应 釜 和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 30mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度为 180的条件下利用蒸汽对具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片进行 3h的热处理， 得到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 说 明 书CN。

42、 102800488 A 6/8页 8 0056 步 骤 三、 将 步 骤 二 中 所 述 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 置 于 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 中 浸 渍 36h； 所 述 混 合 水 溶 液 中 硝 酸 镧 的 浓 度 为 0.05mol/L， 葡 萄 糖 的 浓 度 为 0.02mol/L； 0057 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干燥 ；所述干燥的温度为 60， 干燥时间为 24h； 0058 步骤五、 将步骤四中干燥后的 Ni。

43、基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的 管式炉中进行热处理， 得到 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 ；所述惰性气体为氩气， 惰性气体 流速为 40mL/min；所述热处理温度为 450， 热处理时间为 180min。 0059 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜作为超级电容器的正极材料使用时， 在 0.5mA/cm 2 放 电 电 流 密 度 工 作 条 件 下， 测 得 的 比 电 容 量 是 未 经 改 性 处 理 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 （ 采 用 本 实 施 例 方 法 制 备 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 ） 的 2.。

44、6倍。 当 放 电 电 流密度提高至 5mA/cm 2 时， 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜仍能维持在低电流密 度下测得的最大比电容的 79%， 而未经改性处理的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜 （ 采用本实施例 方法制备的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ） 的比电容仅为最大比电容的 60%。 0060 实施例 5 0061 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ： 0062 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ：将 厚 度 为 100m的 高 纯 多 孔 Ni基 片 （ 质 量 纯 度 为 99.8%） 机 械 加 工 成 面 积 为 3cm。

45、 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基片依次经丙酮超声除油和去离子水清洗后自然风干 ； 0063 102、 具 有 非 晶 态 NiO多 孔 薄 膜 的 Ni基 片 的 制 备 ：以 101中 预 处 理 后 的 Ni基 片 为 阳 极， Pt片 为 阴 极， 0.28mol/L硝 酸 水 溶 液 为 电 解 液， 控 制 电 解 液 温 度 为 65， 在 搅 拌 电 解 液状态下， 施加 12V电压进行 30min的阳极氧化处理 ；然后将 Ni基片从电解液中取出， 用去 离子水冲洗， 自然风干， 得。

46、到具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ； 0064 步骤二、 将步骤一中所述具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片平放在聚四氟乙烯平 台 上， 然 后 一 同 置 于 容 积 为 500mL带 四 氟 乙 烯 内 衬 的 水 热 反 应 釜 中， 向 水 热 反 应 釜 和 聚 四 氟 乙 烯 平 台 之 间 的 空 隙 中 添 加 20mL去 离 子 水， 最 后 将 水 热 反 应 釜 密 封 后 置 于 烘 箱 内， 在 温 度为 170的条件下利用蒸汽对具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片进行 20h的热处理， 得 到 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ； 0065 步 骤 三、。

47、 将 步 骤 二 中 所 述 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 置 于 硝 酸 镧 和 葡 萄 糖 的 混 合 水 溶 液 中 浸 渍 12h； 所 述 混 合 水 溶 液 中 硝 酸 镧 的 浓 度 为 0.04mol/L， 葡 萄 糖 的 浓 度 为 0.06mol/L； 0066 步 骤 四、 将 步 骤 三 中 经 浸 渍 后 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 取 出， 置 于 烘 箱 中 干燥 ；所述干燥的温度为 80， 干燥时间为 12h； 0067 步骤五、 将步骤四中干燥后的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜置于通有惰性气体的 管式炉中进行热。

48、处理， 得到 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜电极 ；所述惰性气体为氮气， 惰性气体 流速为 45mL/min；所述热处理温度为 500， 热处理时间为 300min。 0068 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜作为超级电容器的正极材料使用时， 在 0.5mA/cm 2 放 电 电 流 密 度 工 作 条 件 下， 测 得 的 比 电 容 量 是 未 经 改 性 处 理 的 Ni基 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 （ 采 用 本 实 施 例 方 法 制 备 的 Ni基 晶 质 NiO纳 米 片 阵 列 薄 膜 ） 的 2.0倍。 当 放 电 电 说 明 书CN 102800488 A。

49、 7/8页 9 流密度提高至 5mA/cm 2 时， 本实施例制备的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜仍能维持在低电流密 度下测得的最大比电容的 76%， 而未经改性处理的 Ni基 NiO纳米片阵列薄膜 （ 采用本实施例 方法制备的 Ni基晶质 NiO纳米片阵列薄膜 ） 的比电容仅为最大比电容的 56%。 0069 实施例 6 0070 步骤一、 采用阳极氧化方法制备具有非晶态 NiO多孔薄膜的 Ni基片 ： 0071 101、 Ni基 片 的 预 处 理 ：将 厚 度 为 250m的 高 纯 多 孔 Ni基 片 （ 质 量 纯 度 为 99.8%） 机 械 加 工 成 面 积 为 3cm 2 的 片 状， 然 后 依 次 用 150#、 600#、 1000#砂 纸 打 磨 光 亮， 再 将 打 磨 后 的 Ni基。