[發明專利]Co(OH)2/TiO2納米管陣列復合材料及其制法

有效

• 申請號: 201811256642.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109300702B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 王鳴;查志飛;李思瑤;安康;王迎波
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/46;B82Y30/00;B82Y40/00;C25D11/26
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種Co(OH)₂/TiO₂納米管陣列復合材料及其制法，屬于超級電容器電極材料研制領域。該Co(OH)₂/TiO₂納米管陣列復合材料以TiO₂納米管為基體材料，負載有Co(OH)₂納米顆粒；Co(OH)₂納米顆粒嵌入在TiO₂納米管陣列中，形成“管粒結合”的納米復合結構。該材料的制備方法為：將TiO₂納米管陣列超聲浸入到CoCl₂水溶液中，加入氨水進行反應，得到的材料可以作為超級電容器材料，實現了電極材料中集流體和導電劑的一體化，能將電子快速傳遞于活性物質，可以約束活性物質的過度膨脹，摻滲后的TiO₂納米管的比電容會有一個很大程度的提升。

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料研制領域，具體涉及一種Co(OH)₂/TiO₂納米管陣列復合材料及其制法。

背景技術

超級電容器，又稱為電化學電容器，是介于傳統電容器與電池的一種高效實用的新型儲能裝置，具有比傳統電容器更高的能量密度以及比電池更大的功率密度和更長的使用壽命。此外，超級電容器還具有充放電速率快，使用溫度范圍寬，經濟環保的優點，因此超級電容器在便攜式電子設備、混合電動車和國防科技等領域都有廣泛的應用。電極材料是決定超級電容器性能的兩大關鍵因素之一，電極材料的研究也已成為超級電容器研究的主要方面。電極材料可以分為3類：碳材料、過渡族金屬氧化物和導電聚合物。碳材料(活性炭、碳納米管、石墨烯等)以在電極與電解液界面上離子可逆吸附形成的雙電層實現電荷存儲；而過渡族金屬氧化物(RuO₂、MnO₂、Co₃O₄等)和導電聚合物(聚苯胺、聚吡咯等)主要以在電極表面或體相中發生快速的電化學氧化還原反應來存儲電荷。

TiO₂納米管陣列化學穩定性好、比表面積大以及高度有序的納米管結構作為電荷傳遞的通道，有利于電解質離子在電極/電解液界面上的快速傳遞。因此，TiO₂納米管陣列在超級電容器電極材料上的應用吸引了國內外研究人員的關注。但是，TiO₂納米管陣列比電容小于其他金屬氧化物(MnO₂和RuO₂)，為了提高TiO₂鈦納米管陣列的超電容性能，研究者采取一系列措施，比如氫化處理，過渡族金屬氧化物或導電聚合物與TiO₂納米管復合。

采用陽極氧化技術制備的TiO₂納米管陣列，納米管以高度有序的陣列形式排列，而且分布均勻。由于納米管從金屬鈦表面生長，因而與金屬鈦基體結合牢固，具有極高的有序結構和很高的量子效應。由于納米管直徑非常小，導致管的壓強非常大，自然沉積活性物質無法摻滲進去。再不改變TiO₂納米管和基體金屬鈦的情況下，我們的實驗成功的將Co(OH)₂摻滲進TiO₂納米管中。與原來的TiO₂納米管相比，摻滲后的TiO₂納米管它的比電容有很大的提高(提高近一倍)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Co(OH)₂/TiO₂納米管陣列復合材料及其制法，該 Co(OH)₂/TiO₂納米管陣列復合材料是一種將Co(OH)₂顆粒摻滲進TiO₂納米管陣列的材料，該材料可以作為超級電容器材料，能將電子快速傳遞于活性物質，可以約束活性物質的過度膨脹，摻滲后的TiO₂納米管的比電容會有一個很大程度的提升。

本發明的技術方案是：