[發(fā)明專利]TiO2/石墨棒納米片復(fù)合電極材料及其制備和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110380842.0
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102509638A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡中愛;胡英瑛;張亞軍;徐歡;魯愛蓮;吳紅英;李麗;李志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 西北師范大學(xué)
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合電極材料，主要作為超級電容器電極。

背景技術(shù)

電化學(xué)電容器（Electrochemical?capacitors）也稱超級電容器（Supercapacitors），是近年來出現(xiàn)的一種化工新型儲能裝置，也是清潔或綠色能源技術(shù)的重要組成部分。它能提供比靜電電容器更高的能量密度，比電池更高的功率密度和更長的循環(huán)壽命。此外，電化學(xué)電容器還具有對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長、安全性能高等特點。基于上述特點使得超級電容器具有廣闊的應(yīng)用前景，作為備用電源或獨立電源其在通信工業(yè)、消費電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，并且其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴大。目前，電化學(xué)電容器因其優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，已成為新型化學(xué)電源研究領(lǐng)域的熱點之一。

根據(jù)儲能機理的不同可將超級電容器分為兩種類型：一種是雙電層電容器（Electric?Double?Layer?Capacitors,EDLC）,另一種則被稱為法拉第準電容器（Faraday?Pseudocapacitors）。由于金屬氧化物在電極/電解液面處產(chǎn)生的法拉第準電容遠遠大于碳材料產(chǎn)生的雙電層電容，所以對金屬氧化物的研究引起了許多研究工作者的重視。其中的TiO₂因其具有較大的比表面積，良好的電化學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性而被作為一種電化學(xué)儲能材料。

復(fù)合電極材料作為一種新型的超級電容器電極材料，不僅具有比較高的電容，較大的比表面積，而且還具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性，這些優(yōu)點都是單一電極材料所不能具有的。此外，復(fù)合電極材料成本低廉，制備簡便，對環(huán)境無污染，有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合電極材料。

本發(fā)明的另一目的是提供該TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合電極材料的制備方法。

本發(fā)明TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合電極材料，是以電化學(xué)剝離處理的石墨棒納米片作為基底原料，以TiCl₃溶液作為電鍍液，通過恒電位電沉積法于石墨棒納米片基底表面沉積致密均勻的TiO₂而得。

本發(fā)明TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合電極材料的制備方法，是先將經(jīng)清洗處理的石墨棒進行電化學(xué)剝離處理，得到石墨棒納米片基底；再以濃度為0.1~0.4mol/L的TiCl₃溶液作為電鍍液，以石墨棒納米片基底作為工作電極，鉑網(wǎng)作為輔助電極，飽和甘汞電極作為參比電極，在0.6~1.0V下恒電位電沉積4~20min；電沉積完畢后，用高純水充分沖洗，于40℃~60℃下真空干燥，得TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合電極材料。

所述石墨棒為天然石墨棒，人工石墨棒，高溫裂解石墨棒。

石墨棒的清洗處理工藝為：將石墨棒進行打磨處理使其圓面比較平整光滑，用高純水反復(fù)超聲清洗后置于4~6?mol/L的HCl溶液中刻蝕20?~60min；刻蝕完畢后依次用水、丙酮溶液超聲清洗，真空干燥。

所述石墨棒的電化學(xué)剝離處理工藝為：將經(jīng)清洗的石墨棒置于0.01~0.05mol/L陰離子表面活性劑的水溶液中，控制電壓在2~9V，于20℃~35℃下處理10~15h，洗滌，得到石墨棒納米片基底。陽離子表面活性劑可采用十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基磺酸鈉等。

下面通過掃描電鏡圖、XRD圖以及電化學(xué)工作站CHI660B對本發(fā)明制備的TiO₂/石墨棒納米片復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能作詳細說明。