本發(fā)明屬于電容器材料，具體涉及一種納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，二次電池和超級(jí)電容器被認(rèn)為是最有希望廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能應(yīng)用的候選材料。二次電池雖然可以提供較高的能量密度，但仍存在功率密度較低、儲(chǔ)能過程較長(zhǎng)的明顯缺點(diǎn)。超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能器件，具有充放電速度快、功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、生態(tài)友好等優(yōu)點(diǎn)。這些特性使它們?cè)诒銛y式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和各種儲(chǔ)能應(yīng)用中具有很大的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)電容器相比，超級(jí)電容器電極可以產(chǎn)生超高的電容和能量密度。與二次電池相比，超級(jí)電容器可以通過靠近表面的雙層電荷吸附或法拉第氧化還原反應(yīng)來存儲(chǔ)電能，因此超級(jí)電容器既具有較高的功率密度，又具有較高的儲(chǔ)能能力。因此，超級(jí)電容器越來越受到研究者的關(guān)注。

2、電極材料作為超級(jí)電容器的重要組成部分，其電荷存儲(chǔ)性能直接決定了超級(jí)電容器的儲(chǔ)能能力。目前研究的超級(jí)電容器電極材料主要有碳材料、導(dǎo)電聚合物和過渡金屬氧化物。作為超級(jí)電容器的典型過渡金屬氧化物電極材料，氧化鎳（nio）因其高比容量和優(yōu)異的電化學(xué)性能而備受關(guān)注，但其低循環(huán)穩(wěn)定性和低電導(dǎo)率使其成為一種實(shí)用的電極材料。針對(duì)nio中存在的主要問題，研究人員采取了調(diào)整微觀結(jié)構(gòu)、摻雜其他金屬元素、與其他金屬氧化物復(fù)合等策略來提高nio的超電容性能。雖然報(bào)道的鎳基電極材料作為超級(jí)電容器電極已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但目前的問題是材料的實(shí)際比容量仍然較低，特別是在大電流密度和充放電循環(huán)過程中。這是由于nio的導(dǎo)電性差，在充放電過程中難以快速轉(zhuǎn)移電子參與電極反應(yīng)，導(dǎo)致電極極化增加。

3、導(dǎo)電聚合物因其良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)氧化還原可逆性而被廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器中。特別是，由于導(dǎo)電聚合物具有良好的導(dǎo)電性和贗電容特性，許多研究報(bào)道將導(dǎo)電聚合物與nio復(fù)合作為導(dǎo)電層，制備的復(fù)合電極材料的電荷存儲(chǔ)性能顯著提高。近年來，芴基導(dǎo)電聚合物因其易于修飾、可發(fā)射藍(lán)光、熒光量子效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于藍(lán)色發(fā)光二極管、有機(jī)激光器和場(chǎng)效應(yīng)晶體管等電子器件中。一些研究證明，聚芴材料也具有良好的贗電容性能。對(duì)于聚芴材料，在c-9位置上定制取代官能團(tuán)是控制材料性能的有效策略。但是，由于這些聚芴衍生物需要高氧化電位進(jìn)行聚合，高聚合電位會(huì)破壞聚合物的共軛結(jié)構(gòu)，降低其性能，9-羥基芴，由于其結(jié)構(gòu)中電子供體羥基的p-π偶聯(lián)，也具有較低的電化學(xué)氧化電位，難以應(yīng)用于電容器的電極材料，提高其性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的制備方法，操作簡(jiǎn)單，所制備的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料，應(yīng)用于超級(jí)電容導(dǎo)電材料中，提高電荷存儲(chǔ)性能。

2、本發(fā)明所述的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：首先制得nio粉末，然后將nio粉末溶于水后涂至fto電極上，烘干，得到nio電極；再將9-羥基芴、四氟化硼四丁基銨加入乙腈中，再加入三氟乙酸，得到電解液；最后通過電化學(xué)聚合的方法，得到負(fù)載在電極上的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料；所述的電化學(xué)聚合采用恒電位法進(jìn)行。

3、所述的電化學(xué)聚合是以nio電極、pt絲和ag/agcl分別作為工作電極、對(duì)電極和參比電極的。

4、制得nio粉末的具體步驟為：首先將硫酸鎳、丙烯酰胺、六亞甲基四胺分別與去離子水在室溫條件下溶解，然后將得到的丙烯酰胺溶液和六亞甲基四胺溶液依次加入到硫酸鎳溶液中，得到的混合溶液在160-190℃水熱反應(yīng)4-8h，冷卻至室溫，離心，得到的沉淀洗滌，在60-90℃的烘箱中干燥4-7h后，得到ni(oh)2，最后在250-400℃退火，制得nio粉末。

5、首先將0.15-0.2g硫酸鎳、0.02-0.04g丙烯酰胺、0.15-0.25g六亞甲基四胺分別與18-25ml去離子水在室溫條件下溶解。

6、然后將40-60mgnio粉末溶于0.8-1.5ml水后，超聲分散，取90-120μl涂至fto電極上，在180-220℃干燥1.5-2.5h。

7、將9-羥基芴、四氟化硼四丁基銨加入乙腈中，使得9-羥基芴在乙腈中的濃度為0.8-1.5mol/l，四氟化硼四丁基銨在乙腈中的濃度為0.08-0.2mol/l，再加入三氟乙酸，使得三氟乙酸占乙腈體積的12-20%。

8、采用恒電位法進(jìn)行電化學(xué)聚合時(shí)，聚合電位為1.0-2.2v?vs.?ag/agcl，聚合時(shí)間為8-12s。

9、一種納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料是由所述的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的制備方法制得。

10、一種所述的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的應(yīng)用：將制得的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料作為陽(yáng)極材料，活性炭作為陰極材料，構(gòu)建非對(duì)稱超級(jí)電容器。

11、陽(yáng)極材料與陰極材料的質(zhì)量比為1:1.2~1:2.0。

12、具體的，所述的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

13、（1）制得nio粉末：首先將0.15-0.2g硫酸鎳（niso4·5h2o）、0.02-0.04g丙烯酰胺（c3h5no表面活性劑）、0.15-0.25g六亞甲基四胺（c6h12n4）分別與18-25ml去離子水在室溫條件下溶解，然后將得到的丙烯酰胺溶液和六亞甲基四胺溶液依次加入到硫酸鎳溶液中，用磁力攪拌器混合均勻，將混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，在160-190℃水熱反應(yīng)4-8h，取出反應(yīng)器冷卻至室溫，離心，得到的沉淀用去離子水和無水乙醇分別洗滌三次，在60-90℃的烘箱中干燥4-7h后，得到ni(oh)2，最后在馬弗爐中250-400℃退火，制得nio粉末。

14、（2）將40-60mgnio粉末溶于0.8-1.5ml水后，超聲分散均勻，取90-120μl涂至fto電極上，在180-220℃干燥1.5-2.5h，得到nio電極。

15、（3）將9-羥基芴、四氟化硼四丁基銨（bu4nbf4）加入乙腈（acn）中，使得9-羥基芴在乙腈中的濃度為0.8-1.5mol/l，四氟化硼四丁基銨在乙腈中的濃度為0.08-0.2mol/l，再加入三氟乙酸（tfa），使得三氟乙酸占乙腈體積的12-20%，得到電解液。

16、（4）采用恒電位法進(jìn)行電化學(xué)聚合，以步驟（2）的nio電極、pt絲和ag/agcl分別作為工作電極、對(duì)電極和參比電極，聚合電位為1.0-2.2v?vs.?ag/agcl，聚合時(shí)間為8-12s，得到負(fù)載在電極上的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料。

17、所述的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的應(yīng)用：將制得的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料作為陽(yáng)極材料，活性炭（ac）作為陰極材料，使得陽(yáng)極材料與陰極材料的質(zhì)量比為1:1.2~1:2.0，構(gòu)建非對(duì)稱超級(jí)電容器。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

19、（1）采用本發(fā)明的方法制得納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料，其中聚（9-羥基芴）提高h(yuǎn)omo能級(jí)，穩(wěn)定共軛π鍵體系，從而使復(fù)合材料具有高電導(dǎo)率和良好的電化學(xué)性能。

20、（2）本發(fā)明的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料的制備方法，以nio與聚（9-羥基芴）復(fù)合，通過聚（9-羥基芴）和nio的協(xié)同電荷存儲(chǔ)效應(yīng)而提高電荷存儲(chǔ)性能，實(shí)現(xiàn)其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。

21、（3）本發(fā)明制備的納米花狀聚（9-羥基芴）/nio復(fù)合材料，構(gòu)建出非對(duì)稱超級(jí)電容器，提高電容利用率。