[發(fā)明專利]一種介孔碳球/二氧化錳復(fù)合納米材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410334455.7
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104192820A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫左松;沈紹典;周祖新;毛東森;盧冠忠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;C01G35/02;B82Y30/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;馬文峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計一種介孔碳球/二氧化錳復(fù)合納米材料及制備方法，屬于無機(jī)納米材料領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

新能源的開發(fā)成為當(dāng)今世界的一個重要課題。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，對儲能裝置的要求越來越高，超級電容器得到快速發(fā)展。超級電容器的性能主要由組成電容器的電極材料決定，電極材料的制備及其性能的研究是研究的重點(diǎn)。?

二氧化錳具有資源豐富、價格低廉、環(huán)境友好和高的理論比電容等優(yōu)點(diǎn)，是一種有著廣闊應(yīng)用前景的超級電容器電極材料。但二氧化錳存在結(jié)構(gòu)緊密和導(dǎo)電性差的缺陷，導(dǎo)致性能不理想。研究者通過將二氧化錳和碳材料復(fù)合，克服二氧化錳材料本身的缺陷，使得二氧化錳與碳材料的復(fù)合材料在超級電容器領(lǐng)域有了更好的應(yīng)用。?

Zhang等用電化學(xué)方法將碳納米管排列在鉭箔上，再用電化學(xué)沉積二氧化錳在碳納米管表面，制得納米花二氧化錳/碳納米管（CNTA）復(fù)合材料，該復(fù)合材料中二氧化錳是無定形的,且沉積二氧化錳只能在碳納米管的連接部位。（Zhang?H?,?Cao?G?P,?Wang?Z?Y,?et?al.?Growth?of?Manganese?Oxide?Nanoflowers?on?Vertically-Aligned?Carbon?Nanotube?Arrays?for?High-Rate?Electrochemical?Capacitive?Energy?Storag[J].?Nano?Letters,?2008,?9:?2664-2668.）；?

Yan等通過微波照射還原高錳酸鉀的方法合成碳納米管（CNT）/MnO₂復(fù)合材料。通過對碳納米管進(jìn)行酸處理，將高錳酸鉀與處理好的碳納米管混合均勻，最終通過微波還原高錳酸鉀得到碳納米管（CNT）/MnO₂復(fù)合材料。該復(fù)合材材料作為電極，在1mV/s掃描速率下，電容量為944F/g；在20mV/s的掃描速率下，循環(huán)充放電500次，電容量保持原來電容量的的94.6%，電化學(xué)性能比較優(yōu)異。（Yan?J?,?Fan?Z?J,?Wei?T,?et?al.?Carbon?nanotube/MnO₂?composites?synthesized?by?microwave-assisted?method?for?supercapacitors?with?high?power?and?energy?densities[J].?Journal?of?Power?Sources,?2009,?194:?1202-1207.）；

Yang等使用水熱法合成納米中空碳球。在這軟模板方法中，聚（環(huán)氧乙烷)-聚(環(huán)氧丙烯)-聚(環(huán)氧乙烷)共聚物用作模板，α-環(huán)糊精用于碳前軀體。經(jīng)過水熱處理，軟模板可以被除去通過在氬氣環(huán)境下，高溫分解已經(jīng)制備的中空碳球。制備的中空納米碳球在碳壁上有小孔和介孔，碳球的比表面積為380m²/g。將MnO₄^-合并進(jìn)中空碳球，納米晶體MnO₂在碳表面生長，碳和MnO₄^-之間的氧化還原反應(yīng)發(fā)生在表面上，引發(fā)中空碳球-MnO₂混合粒子形成。一個恰當(dāng)?shù)目刂芃nO₄^-在中空碳球核心擴(kuò)散，MnO₂能夠成功在中空碳球內(nèi)外表面上生長，很好的使MnO₂與碳復(fù)合。（Yang?Z?C,?Tang?C?H,?Gong?H,?et?al.?Hollow?spheres?of?nanocarbon?and?their?manganese?dioxide?hybrids?derived?from?soft?template?for?supercapacitor?application[J].?Journal?of?Power?Sources,?2013,?240:?713-720.）；