[發明專利]用于超級電容器的二氧化錳復合材料電極的制備方法

有效

• 申請號: 201710477282.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107275109B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 楊慧敏;李加剛;劉憲;杜海燕;代紅艷;簡選;梁鎮海
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

1.一種用于超級電容器的二氧化錳復合材料電極的制備方法，所述制備方法是按下列步驟進行的：

（1）選用泡沫鎳片進行預處理

在常溫下采用含有10 %體積比的四氯化碳的丙酮溶液超聲10-20 min，去除表面油污，然后用3~6 mol/L的無機酸洗液超聲5~10 min，酸洗結束時間的判定是根據泡沫鎳表面開始有氣泡產生，以使泡沫鎳基體表面的氧化鎳完全去除；超聲后以去離子水沖洗，然后無水乙醇和去離子水分別超聲清洗5~10 min，重復兩次，確保表面的氧化層和酸洗液完全清除干凈，保存在無水乙醇中；

（2）配制高錳酸鉀和添加劑混合液，磁力攪拌1小時后超聲30 min，并將預處理的泡沫鎳片傾斜置于反應釜中；

（3）將步驟（2）的混合液加入放有經過步驟（1）預處理過的泡沫鎳片的反應釜中，在溫度為120~180 ^oC下反應3~24 h，隨后冷卻至室溫，取出泡沫鎳片用去離子水沖洗，后在50mL去離子水中超聲10 min，重復清洗三次，在60~80 ^oC下真空干燥3 h，然后在180-220 ^oC下熱退火3-5 h，即制得鎳基納米δ型二氧化錳材料；

（4）以制得鎳基納米δ型二氧化錳材料為陽極，以鉑絲電極為陰極，利用電沉積法，以改性分子溶液為電解液，并添加導電劑，沉積電位為0.5~1.2 V，沉積時間5~30 min，然后用大量去離子水沖洗，60 ^oC干燥12小時，即制得改性層/二氧化錳/Ni基復合材料電極；

（5）將制得改性層/二氧化錳/Ni基復合材料電極組裝成超級電容器，在三電極測試體系或者兩電極測試體系中測試其比電容；

所述高錳酸鉀和添加劑混合液是0.05 mol/L-0.1 mol/L的高錳酸鉀、添加酸性添加劑硼酸調節pH范圍5.1-6.8，或者堿性添加劑NaOH調節pH范圍為7.2-8.8，溶劑為去離子水，攪拌1 h，然后超聲30 min混合均勻，向反應釜中添加混合液的量50 mL；

所述改性分子是碳量子點、石墨烯量子點、PbO2中的一種或者以不同比例混合的兩種。

2.如權利要求1中所述的制備方法，所述無機酸洗液是3-6 mol/L的鹽酸、硫酸、草酸和硝酸，或者以一定比例進行混合pH范圍在1.0-2.5之間的鹽酸、硝酸、或者鹽酸和草酸的混合液。

3.如權利要求1中所述的制備方法，所述電沉積法是在三電極體系下，以鎳基二氧化錳電極為工作電極、鉑絲電極為對電極、飽和甘汞作為參比電極；或是在兩電極體系下，以鎳基二氧化錳電極為陽極、鉑絲電極為陰極，電解液采用含有0.1~0.5 g/L改性分子的0.3-2.5 mol/L的NaCl或KCl溶液。

4.如權利要求3中所述的制備方法，所述電沉積法的電源是直流穩壓電源、單脈沖電源和雙脈沖電源中的一種。

5.如權利要求1中所述的制備方法，所述超級電容器是在以1.0 M的KOH溶液為電解質，以制得碳量子點/二氧化錳/Ni基復合材料電極為工作電極，鉑絲電極為對電極，飽和甘汞作為參比電極的三電極測試體系中，比電容達到1118.6 F/g，在以1 cm × 1 cm 的石墨烯量子點/MnO2/Ni基復合電極為負極，以1 cm × 1 cm負載還原石墨烯的泡沫鎳做正極，PVA-KOH為固態電解液的兩電極測試體系中比電容達到1074.3 F/g。