[發(fā)明專利]超級(jí)電容器用空心結(jié)構(gòu)或搖鈴型二氧化釕/碳復(fù)合納米材料、制備方法及其用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410713660.4
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104465122A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚強(qiáng)強(qiáng);王鵬飛;徐宇興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): H01G11/36
• 分類號(hào): H01G11/36;H01G11/46;H01G11/86;H01G11/26
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

1.一種超級(jí)電容器用搖鈴型或空心結(jié)構(gòu)二氧化釕/碳復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，所述方法首先采用油胺還原法制備Ag@Ru或M@Ag@Ru核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，然后將其負(fù)載于碳材料，酸洗，加入空化劑除銀，洗滌，干燥，煅燒，即得搖鈴型或空心結(jié)構(gòu)二氧化釕/碳復(fù)合納米材料；所述M為鉑、鈀或金中的任意一種或者至少兩種的組合。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(a)將任選地M前驅(qū)體加入到油胺中，攪拌溶解，加熱回流反應(yīng)，然后再加入銀前驅(qū)體，攪拌溶解，繼續(xù)加熱回流反應(yīng)，所述M為鉑、鈀或金中的任意一種或者至少兩種的組合；

(b)向步驟(a)中的溶液加入釕前驅(qū)體，繼續(xù)加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物離心，洗滌，然后加入碳材料進(jìn)行吸附；

(c)將步驟(b)得到的產(chǎn)物用有機(jī)酸煮沸，洗滌，然后加入空化劑除銀，再次洗滌，干燥；

(d)將步驟(c)得到的產(chǎn)物煅燒，即可得到搖鈴型或空心結(jié)構(gòu)二氧化釕/碳復(fù)合納米材料。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(a)中所述M前驅(qū)體為氯金酸、金氰化鉀、金硫醇鹽、氯鉑酸、鉑氰化鉀、氯化鈀或醋酸鈀中的任意一種或者至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述銀前驅(qū)體為硝酸銀、高氯酸銀或氟化銀中的任意一種或者至少兩種的組合；

優(yōu)選地，銀前驅(qū)體的濃度為0.001～0.05mol/L，優(yōu)選0.005～0.02mol/L，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01mol/L；

優(yōu)選地，M前驅(qū)體與銀前驅(qū)體的濃度比為0:1～1:8，優(yōu)選為1:1～1:5，進(jìn)一步優(yōu)選為1:4。

4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟(a)中的加熱回流反應(yīng)裝置為加熱回流裝置；

優(yōu)選地，步驟(a)所述加熱回流反應(yīng)的溫度為100～180℃，優(yōu)選為150～165℃，進(jìn)一步優(yōu)選為160℃；

優(yōu)選地，步驟(a)中兩次加熱回流反應(yīng)的時(shí)間均獨(dú)立地為2～24h，優(yōu)選為3～10h，進(jìn)一步優(yōu)選為4h。

5.如權(quán)利要求2-4之一所述的方法，其特征在于，所述釕前驅(qū)體為三氯化釕、(間異丙基甲苯)[(S,S)-Ts-DPEN]氯化釕、乙酰丙酮釕、三氯化六銨合釕或亞硝酰基硝酸釕中的任意一種或者至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述銀前驅(qū)體與釕前驅(qū)體的摩爾比為4:1～1:4，優(yōu)選為2:1～1:2，進(jìn)一步優(yōu)選為1:1；

優(yōu)選地，所述(b)中加熱回流反應(yīng)的溫度為180～260℃，優(yōu)選為200～250℃，進(jìn)一步優(yōu)選為240℃；加熱回流反應(yīng)的時(shí)間為2～24h，優(yōu)選為3～10h，進(jìn)一步優(yōu)選為4h。

6.如權(quán)利要求2-5之一所述的方法，其特征在于，所述碳材料為活性炭、炭黑、石墨、石墨烯、SuperP、乙炔黑、BP2000、VulcanXC-72、VulcanXC-72R、碳納米管或碳纖維中的任意一種或者至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述碳材料與釕前驅(qū)體的質(zhì)量比為5:1～1:3，優(yōu)選為2:1～1:2，進(jìn)一步優(yōu)選為1:1；

優(yōu)選地，所述吸附時(shí)間為1h以上，優(yōu)選為2～24h，進(jìn)一步優(yōu)選為3h；

優(yōu)選地，所述有機(jī)酸為羧酸，優(yōu)選為乙酸、乙二酸、甲酸、苯甲酸、丁烯二酸、苯二甲酸或己二酸中的任意一種或者至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述煮沸的時(shí)間為1h以上，優(yōu)選為2～3h；

優(yōu)選地，所述有機(jī)酸煮沸后的洗滌使用無水乙醇進(jìn)行，所述洗滌次數(shù)為3次以上，優(yōu)選為5次。

7.如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述空化劑為飽和氯化鈉、飽和氯化鉀或硫粉中的任意一種或者至少兩種的組合；

優(yōu)選地，空化劑的用量為核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒材料中銀的質(zhì)量的10～200倍，優(yōu)選為30～70倍，進(jìn)一步優(yōu)選為50倍；

優(yōu)選地，空化劑除銀后的洗滌先使用飽和氯化鈉或飽和氯化鉀進(jìn)行，洗滌次數(shù)為兩次以上，優(yōu)選為3次，然后使用去離子水洗滌，洗滌次數(shù)為兩次以上，優(yōu)選為3次。

8.如權(quán)利要求2-7之一所述的方法，其特征在于，所述煅燒在空氣或氧氣氛圍中進(jìn)行；

優(yōu)選地，所述煅燒的溫度為200℃～500℃，優(yōu)選為300～400℃，進(jìn)一步優(yōu)選為350℃，煅燒的時(shí)間為2～10h，優(yōu)選為2～5h，進(jìn)一步優(yōu)選為4h。