[發明專利]一種介孔鈷/碳納米復合材料的制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201510488908.6
• 申請日: 2015-08-11
• 公開（公告）號: CN105118684A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 馬立夢;沈紹典;毛東森;盧冠忠
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/24;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

技術領域

本發明屬于無機納米材料領域，尤其涉及一種納米復合材料，具體來說是一種介孔鈷/碳復合納米材料的制備方法及其用途。

背景技術

納米結構材料的尺寸以及比表面積都有較大的優勢，因為引起了很多科學研究者的關注。而在孔徑在2-100nm之間的納米材料稱為介孔材料，介孔材料的比表面積比較大，而且在很多方面的應用都具有較明顯的優勢。

金屬及金屬氧化物在近幾十年的研究中越來越多的被關注，因為它們具有較高的理論比容量，而最近幾十年由于資源的不斷消耗，需要我們開發新的能源來代替，同時也需要我們研究大存儲的裝備，超級電容器就應運而生。而金屬或金屬氧化物是具有較高的比容量，因此是最具發展前景的電極材料。同時把金屬或金屬氧化物做成介孔結構的，可以提高材料的比表面積，從而增加跟電解液的接觸，有利于電子的傳輸，因此可以增加材料的電化學性能。氧化鈷是一種重要的過渡金屬氧化物，它在催化，磁學，超級電容器，鋰離子電池等方面都有很重要的應用。【陳蘭.氧化鈷納米材料的可控制備及其性能研究[D].南京：南京大學.2013郎俊偉.用于超級電容器的金屬氧化物及其復合電極材料的制備與性能研究[D].蘭州：蘭州理工大學.2010】

ChaoFeng等利用硝酸鈷為原料，使用水熱的方法在較低的溫度下合成了Co₃O₄微球，合成的微球的直徑大小為500nm，并且擁有很光滑的表面。把合成的材料應用在電化學電化學領域，Co₃O₄微球展現了超高的比容量，在電流密度為1A/g的時候的電容量為850F/g。并且在電流密度為2A/g下進行充放電1000次電容量仍保留90.8%。[ChaoFeng,JinfengZhang,YidaDeng,ChengZhong,LeiLiu,WenbinHu.One-potfabricationofCo₃O₄microspheresviahydrothermalmethodatlowtemperatureforhighcapacitysupercapacitor.MaterialsScienceandEngineeringB199(2015)15–21.]

V.VenkatachalamandR.Jayavel使用超聲沉淀法合成了納米晶氧化鈷材料，合成的材料呈現的是立方向的，還有就是形成了團聚成球狀大小的。通過有系統的測試材料的電化學性質，結果顯示了材料在電流密度為1A/g的情況下電容量為530F/g，表面了氧化鈷是很有發展前景的電極材料。[V.VenkatachalamandR.Jayavel.SynthesisofCo₃O₄ElectrodeMaterialforSupercapacitorApplications.ChemTechRes.2014,6(13),pp5404-5407.]

QingqingKe等通過靜電相互作用，把合成出來的Co₃O₄跟碳納米棒進行結合，因為Co₃O₄的導電性不好，但是具有很高的比容量，但是碳具有良好的導電性，因此把二者結合不僅增加了材料的比容量而且也提高了材料的導電性。

唐一文等在95℃水熱條件下，以鎳網為基底，生長得到一氧化鈷納米線陣列的前驅體，在退火得到一氧化鈷陣列的同時，通過化學氣相沉積技術，在一氧化鈷的表面生長了一層結晶性好的石墨碳層。得到的材料的最高比容量可達到3282.2F/g。[唐一文，汪海，呂剛，孫永明，周煒.一種一氧化鈷/碳納米結構陣列的制備方法及應用.中國：CN103632856A，2014-03-12.]

陳益剛等以泡沫鎳為基底，硝酸鈷和表面活性劑為原料，以乙醇或異丙醇作為溶劑，通過溶劑熱法制備氧化鈷電極材料。得到的電極材料在電流密度為2A/g的情況下比容量達到了857F/g。[陳益鋼，朱濤，鄭斯佳，陳銀兒.一種超級電容器氧化鈷電極材料的制備方法.中國：CN103359796A，2013-10-23.]