一种Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料及其制备方法技术领域
本发明涉及一种超级电容器负极材料及其制备方法，具体是一种
Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料及其制备方法。
背景技术
目前，超级电容器的电极材料主要有活性炭材料、导电聚合物及
其复合材料和过渡金属氧化物及其复合电极材料，但是他们自身存在
的一些缺点。又由于超级电容器具有一般物理电容器无法比拟的极高
的能量密度和功率密度，与电池相比其功率密度也高出很多倍，所以
超级电容器一经问世便得到人们的高度重视。所以，超级电容器在消
费电子、通讯、医疗器械、国防、航空航天等领域得到越来越广泛的
应用，并且应用范围还在不断的扩大。因此，发展特征及性能有所改
进的其它电极材料是下一步研究的关键。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电
容器电极材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料，制备的
Ag/Co(OH)2成多孔状，粒子分布均匀。
优选地，所述的Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料
的制备方法，包括如下步骤：
(1)多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备
称取一定量的二价钴盐加入到去离子水中，磁力搅拌10～20分
钟；称取一定量的六次甲基四胺加入到去离子水中，磁力搅拌10～
20分钟；将上述两种溶液混合后，在磁力搅拌10～30分钟；将上述
混合后的溶液加入到反应釜中，同时放进一片2*4cm的泡沫镍，在
90℃加热3～6小时，待其降温到室温时，取出样品，将样品在温度
为60℃的条件下烘干，即得到多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜；
(2)Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备
配置一定量的硝酸银和NaHB溶液，将生长上α-Co(OH)2的泡沫
镍浸渍到一定量的的硝酸银中，浸渍一定时间；再浸渍到NaHB中一
定时间，重复上述步骤2～5次；
(3)Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料的制备
将生长有Ag/Co(OH)2纳米复合材料的泡沫镍压片，真空干燥数小
时，制成超级电容器电极材料。
优选地，步骤(1)中的二价钴盐为Co(NO3)2·6H2O。
优选地，所述的Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料
的制备方法，包括如下步骤：
(1)多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备
称取1～5mmolCo(NO3)2·6H2O加入到20～30ml去离子水中，磁
力搅拌10～20分钟；称取5～10mmol六次甲基四胺加入到20～30ml
去离子水中，磁力搅拌10～20分钟；将上述两种溶液混合后，再磁
力搅拌10～30分钟；将上述混合后的溶液加入到反应釜中，同时放
进一片2*4cm的泡沫镍，在90℃加热3～6小时，待其降温到室温时，
取出样品，然后将样品在温度约为60℃的条件下烘干，即得到多孔
α-Co(OH)2纳米阵列薄膜；
(2)Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备
配置25～35mL4mmol/L的硝酸银溶液和25～35mL2mmol/L的
NaHB溶液，在将生长上Co(OH)2的泡沫镍浸渍到硝酸银中溶液，浸渍
时间为0.5～2分钟；再浸渍到NaHB溶液中0.5～2分钟；重复上述
步骤2～3次，即得到Ag修饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜，即
Ag/Co(OH)2纳米复合材料；
(3)Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料的制备
将生长有Ag/Co(OH)2纳米复合材料的泡沫镍压片，盛与培养皿
中，放入真空干燥箱中干燥10小时，即得到超级电容器电极材料。
优选地，步骤(1)中多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜中制备方法
如下：称取5mmolCo(NO3)2·6H2O加入到20ml去离子水中，磁力搅
拌20分钟；称取10mmol六次甲基四胺加入到25ml去离子水中，磁
力搅拌20分钟；将上述两种溶液混合后，再磁力搅拌30分钟；将上
述混合后的溶液加入到反应釜中，同时放进一片2*4cm的泡沫镍，在
90℃加热5小时，待其降温到室温时，取出样品，然后将样品在温度
为60℃的条件下烘干，即得到多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜。
优选地，步骤(2)中Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备方法如下：
配置30mL4mmol/L的硝酸银溶液和30mL2mmol/L的NaHB溶液，在
将生长上Co(OH)2的泡沫镍浸渍到硝酸银中溶液，浸渍时间为1分钟；
再浸渍到NaHB溶液中1分钟；重复上述步骤2～3次，即得到Ag修
饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜，即Ag/Co(OH)2纳米复合材料。
本发明的有益效果在于：
本发明制备而成的Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材
料是一类性能良好的超级电容器电极材料，同时本发明的设备简单，
工艺条件易于控制。
通过本发明的方法制备的Ag/Co(OH)2超级电容器电极材料具有
优异的电学性能，经过相关电化学性能测试分析得Ag/Co(OH)2纳米
阵列薄膜材料的比电容量最高为930.1F/g，循环寿命较长。在低恒
电流充放电性能理想，1A/g电流密度经过1200个循环，Ag/Co(OH)2
的比容量有较好的保持，是第一个循环的92.6％，而未经Ag修饰的
Co(OH)2为83.4％。因此，该方法制备的Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜材
料在超级电容器电极材料领域有巨大的应用价值。
附图说明
图1为实施例1所制备的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的XRD图；
图2(a)为实例1所制备的生长有多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜
泡沫镍的SEM图；(b)为实例1所制备的生长有多孔α-Co(OH)2纳米
阵列薄膜的SEM图；(c)为实施例2所制备的Ag修饰的多孔α
-Co(OH)2纳米阵列薄膜SEM图；(d)为实施例1所制备的Ag修饰的多
孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜SEM图；
图3为实施例1所制备的Ag修饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄
膜SEM高倍图；
图4为实施例1所制备的Ag修饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄
膜EDAX图；
图5为实施例1所制备的不同材料的超级电容器电极在10mV/s
扫描速度下的CV循环性能测试图；
图6为实施例1所制备Ag修饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜
超级电容器电极材料在不同扫描速度下的CV循环性能测试图；
图7为实施例1所制备Ag修饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜
超级电容器电极材料的充放电性能测试图；
图8为实施例1所制备Ag修饰的多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜
超级电容器电极材料的循环稳定性能测试图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图1-7和实施例对本
发明的构思作进一步的说明；同时，说明书中所涉及的各种原料，均
购自市场。
实施例1
(1)多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备
称取5mmolCo(NO3)2·6H2O加入到20ml去离子水中，磁力搅拌
20分钟；称取10mmol六次甲基四胺加入到25ml去离子水中，磁力
搅拌20分钟；将上述两种溶液混合后，再磁力搅拌30分钟；将上述
混合后的溶液加入到反应釜中，同时放进一片2*4cm的泡沫镍，在
90℃加热5小时，待其降温到室温时，取出样品，然后将样品在温度
为60℃的条件下烘干，即得到多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜。
(2)Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备
将步骤(1)中得到的生长在泡沫镍上的多孔α-Co(OH)2纳米阵
列薄膜放进盛有30mL浓度为4mmol/L的硝酸银溶液的50ml烧杯中，
浸渍1分钟时间，再立即取出放进盛有30mL浓度为2mmol的NaHB溶
液50ml烧杯中，重复以上步骤三次，得到Ag/Co(OH)2纳米复合材料。
(3)Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料的制备
将生长有Ag/Co(OH)2纳米复合材料的泡沫镍压片，盛与培养皿
中，放入真空干燥箱中干燥10小时，即得到超级电容器电极材料。
实施例2
(1)多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备
称取5mmolCo(NO3)2·6H2O加入到20ml去离子水中，磁力搅拌
20分钟；称取10mmol六次甲基四胺加入到25ml去离子水中，磁力
搅拌20分钟；将上述两种溶液混合后，再磁力搅拌30分钟；将上述
混合后的溶液加入到反应釜中，同时放进一片2*4cm的泡沫镍，在
90℃加热5小时，待其降温到室温时，取出样品，然后将样品在温度
为60℃的条件下烘干，即得到多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜。
(2)Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备
将步骤(1)中得到的生长在泡沫镍上的多孔α-Co(OH)2纳米阵
列薄膜放进盛有30mL浓度为4mmol/L的硝酸银溶液的50ml烧杯中，
浸渍一分钟时间，再立即取出放进盛有30mL浓度为2mmol的NaHB溶
液50ml烧杯中一分钟，重复上述步骤两次，得到Ag/Co(OH)2纳米复
合材料。
(3)Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料的制备
将生长有Ag/Co(OH)2纳米复合材料的泡沫镍压片，盛与培养皿中，
放入真空干燥箱中干燥10小时，即得到超级电容器电极材料。
实施例3
(1)多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备
称取1mmolCo(NO3)2·6H2O加入到20ml去离子水中，磁力搅拌
20分钟；称取5mmol六次甲基四胺加入到25ml去离子水中，磁力搅
拌20分钟；将上述两种溶液混合后，再磁力搅拌30分钟；将上述混
合后的溶液加入到反应釜中，同时放进一片2*4cm的泡沫镍，在90℃
加热5小时，待其降温到室温时，取出样品，然后将样品在温度为
60℃的条件下烘干，即得到多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜。
(2)Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备
将步骤(1)中得到的生长在泡沫镍上的多孔α-Co(OH)2纳米阵
列薄膜放进盛有30mL浓度为4mmol/L的硝酸银溶液的50ml烧杯中，
浸渍30秒时间，再立即取出放进盛有30mL浓度为2mmol的NaHB溶
液50ml烧杯中30秒，得到Ag/Co(OH)2纳米复合材料。
(3)Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料的制备
将生长有Ag/Co(OH)2纳米复合材料的泡沫镍压片，盛与培养皿中，放
入真空干燥箱中干燥10小时，即得到超级电容器电极材料。
实施例4
(1)多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备
称取5mmolCo(NO3)2·6H2O加入到20ml去离子水中，磁力搅拌
20分钟；称取10mmol六次甲基四胺加入到25ml去离子水中，磁力
搅拌20分钟；将上述两种溶液混合后，再磁力搅拌30分钟；将上述
混合后的溶液加入到反应釜中，同时放进一片2*4cm的泡沫镍，在
90℃加热5小时，待其降温到室温时，取出样品，然后将样品在温度
为80℃的条件下烘干，即得到多孔α-Co(OH)2纳米阵列薄膜。
(2)Ag/Co(OH)2纳米复合材料的制备
将步骤①中得到的生长在泡沫镍上的多孔α-Co(OH)2纳米阵列
薄膜放进盛有30mL浓度为4mmol/L的硝酸银溶液的50ml烧杯中，浸
渍一分钟时间，再立即取出放进盛有30mL浓度为2mmol的NaHB溶液
50ml烧杯中30秒，得到Ag/Co(OH)2纳米复合材料。
(3)Ag/Co(OH)2纳米阵列薄膜超级电容器电极材料的制备
将生长有Ag/Co(OH)2纳米复合材料的泡沫镍压片，盛与培养皿中，放
入真空干燥箱中干燥10小时，即得到超级电容器电极材料。
本发明还对实施例1进行了多项测试，测试结果见附图1-8：
从图1中的XRD图可以看出：本发明制备的泡沫镍上生长的
Co(OH)2阵列薄膜物质的相是纯相。
从图2和图3中的SEM和SEM高倍电镜照片中可以看出，α
-Co(OH)2在经过Ag纳米颗粒修饰变成Ag/Co(OH)2阵列薄膜后，其形
貌和尺寸均无明显变化，Ag粒子分布均匀，呈多孔状。
从图4中的EDAX扫描电镜能谱图可以进一步表明直接生长在泡
沫镍上的Ag/Co(OH)2阵列薄膜物质不含其它杂质元素。
从图5中的CV循环曲线中可以看出在相同扫描速度下
Ag/Co(OH)2的曲线面积明显大于Co(OH)2,从图中还可以看出，
Ag/Co(OH)2电极的氧化还原电流明显高于Co(OH)2电极，说明
Ag/Co(OH)2电极具有相对较高的比电容，而Co(OH)2电极的比电容小。
图象显示Ag/Co(OH)2电极的电容特征与双电层电容有明显不同，双
电层电容的CV曲线接近于理想的矩形。
图6是对Ag/Co(OH)2超级电容器电极材料进行不同扫描速度下
的CV测试，从图中可以看出，Ag/Co(OH)2阵列薄膜现出很强的电容
特性。电子转移的可逆过程于曲线中明显可见,并且在不同扫描速度
下的CV曲线形状变化不大，可逆性较好。
从图7和图8中可以看出，复合后的电极材料具有明显的赝电容
特性，最高比电容可达930.1F/g，且在1200次的充放电循环后仍能
保证高的比电容，衰减较少，循环寿命长，在1A/g电流密度下经过
1200个循环，Ag/Co(OH)2的比容量有较好的保持，是第一个循环的
92.6％，而未经Ag修饰的Co(OH)2为83.4％，说明Ag/Co(OH)2电极材
料的电化学综合性能良好。