一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及应用技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，尤其涉及一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合
材料的制备方法及其在超级电容器领域的应用。
背景技术
超级电容器是一种高效、实用的能量储存装置，具有充电时间短、使用寿命长、温
度特性好等优点。随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，环保无污染、高循环使用寿命
的超级电容器成为当今能源领域研究的热点。目前，影响超级电容器发展的关键因素主要
有电极材料、电解液和膈膜等，其中电极材料的制备直接决定了电容器容量的大小，也是影
响超级电容器最为关键的因素之一。根据电极材料的差异，可分为碳基、金属氧化物、导电
聚合物和杂多酸等超级电容器。其中金属氧化物不仅价格低廉，来源广泛，而且具有多种电
子价态，优良的储能特性而备受关注。因此，金属氧化物成为超级电容器领域应用最广泛的
电极材料之一，其主要利用氧化物价态的变化形成的法拉第赝电容储能。因此新型花状Co-
Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法的发明对发展高性能的超级电容器具有很重
要的意义。
发明内容
本发明的目的是要提供一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法及
其在超级电容器中的应用。
本发明采用如下技术方案：
一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将一定量的氧化石墨烯加入乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取CoSO4、NiSO4和一定量的Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散；
（4）称取一定量的NaBH4，然后加入到水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入5-10 mL双氧水进行氧化反应，得到三维花状Co-Ni-W
合金氧化物-石墨烯复合材料。
步骤（1）所述氧化石墨烯与乙腈溶液的重量份配比为：氧化石墨烯︰乙腈溶液=
0.5-10︰100。
步骤（2）所述CoSO4、NiSO4、Na2WO4与步骤（1）的乙腈溶液的重量份配比为：CoSO4︰
NiSO4︰Na2WO4︰乙腈溶液=5︰1︰0.5︰100。
步骤（4）所述的NaBH4水溶液浓度为2g︰20-100ml。
采用本发明的方法制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料可以用于超级电
容器电极材料。
所述应用于超级电容器电极的具体方法如下：
（A）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g乙炔黑（天津产，90%）和
0.01 g聚四氟乙烯微粉（天津产，90%），置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇（天津产，AR）进行
研磨；
（B）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室
温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极。
本发明Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料超级电容器电极，可以在-0.25-0.3V
范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，其比电容可以达到1200 F/g, 远优于同类的氧
化物电极材料。
本发明的工作原理是：
金属离子在硼氢化物还原剂的作用下，被还原出来，沉积在石墨烯上，得到Co-Ni-W合
金层，阻碍金属离子团聚，得到三维花状的纳米颗粒，制备出来的纳米颗粒极易在双氧水的
作用下发生氧化反应，得到Co-Ni-W合金氧化物。
由于石墨烯具有良好的导电性，且制备的Co-Ni-W合金氧化物又具有良好的储能
特性，因而用于超级电容器的电极材料表现出良好的性能。
本发明的积极效果如下：
1．合成Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料：本发明采用化学还原一步法合成三种金
属的氧化物，方法简单。
2.在三种金属氧化物中掺杂石墨烯，得到了三维花状的纳米颗粒，具有较大的比
表面积，有利于电化学性能提升。
3.本发明是在乙腈溶液中合成，而非其他溶剂如水、乙醇、甲醇、丙酮等，这是因为
乙腈具有良好的溶剂效应，很好的湿润石墨烯的表面，有利于金属离子在其表面还原成核。
4.采用双氧水对所制备的复合材料进行氧化，不改变材料的形貌，而且反应条件
温和，方法简单，成本低。
5．应用效果好：合成Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料，比单纯的Co-Ni-W合金
氧化物比电容提高了2倍，比在水溶液中制备的Co-Ni-W合金氧化物提高了4倍，储电特性显
著提高。
6．制备工艺简单，产品性能稳定：所制备的复合制备简单，适合大批量的制备，而
且后处理工艺简单。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料和Co-Ni-W合金
氧化物的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料与Co-Ni-W合金氧化
物的放电曲线对比对比图。
具体实施方式
下面的结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的说明，但不是对本发明的限
定。
实施例1：
一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备，
（1）将0.5g的氧化石墨烯加入100 mL乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取25 g CoSO4、5 g NiSO4和2.5 g Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均
匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散2h ；
（4）称取2g的NaBH4，然后加入到20 mL水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入5 mL双氧水进行氧化反应，得到花状Co-Ni-W合金氧
化物-石墨烯复合材料；
（8）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g乙炔黑（天津产，90%）和
0.01 g聚四氟乙烯微粉（天津产，90%），置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇（天津产，AR）进行
研磨；
（9）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室
温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极，测试其比电容。
参照图1，实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料和Co-Ni-W合金氧
化物的扫描电镜图。从图中可以看出，在乙腈溶液中，由于石墨烯的掺杂，得到三维花状的
纳米颗粒，有效提高了材料的比表面积，其比表面积是没有掺杂石墨烯的4倍。而没有石墨
烯的掺杂只能得到Co-Ni-W的片状的纳米颗粒。
参照图2，实施例1制备的Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料与Co-Ni-W合金氧
化物的放电曲线对比对比图。从图可以看出，在相同电流密度下，Co-Ni-W合金氧化物-石墨
烯复合材料的放电时间明显高于Co-Ni-W合金氧化物电极材料，其放电时间提高了2倍多。
实施例2：
一种Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料的制备，
（1）将0.5 g的氧化石墨烯加入100 mL乙腈溶液中，超声分散1 h；
（2）再取25 g CoSO4、5 g NiSO4和2.5 g Na2WO4，加入到步骤（1）的乙腈溶液中，搅拌均
匀；
（3）将步骤（2）得到的乙腈溶液置于超声清洗仪中进行超声分散2h ；
（4）称取2g的NaBH4，然后加入到50 mL水中，得到NaBH4水溶液；
（5）将步骤（4）的NaBH4水溶液缓慢滴加到步骤（3）的乙腈溶液中；
（6）滴加完成后，再让溶液反应2小时，过滤、洗涤、干燥得粉末；
（7）将步骤（6）所得到的粉末加入10 mL双氧水进行氧化反应，得到花状Co-Ni-W合金氧
化物-石墨烯复合材料；
（8）称取0.08 g Co-Ni-W合金氧化物-石墨烯复合材料、0.01 g乙炔黑（天津产，90%）和
0.01 g聚四氟乙烯微粉（天津产，90%），置于小玛瑙碾钵中，加入几滴乙醇（天津产，AR）进行
研磨；
（9）以10 kPa的压力将（A）中的复合材料与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室
温下干燥，裁切成2 cm×3 cm，制得超级电容器电极，测试其比电容。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。