[發明專利]一種復合電極及其制備方法和應用在審
| 申請號： | 201910141253.3 | 申請日： | 2019-02-26 |
| 公開（公告）號： | CN109903998A | 公開（公告）日： | 2019-06-18 |
| 發明（設計）人： | 赫文秀;邱恒睿;張永強;孫雪姣;崔金龍 | 申請（專利權）人： | 內蒙古科技大學 |
| 主分類號： | H01G11/24 | 分類號： | H01G11/24;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/86 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務所 11569 | 代理人： | 馬小星 |
| 地址： | 014000 內蒙古*** | 國省代碼： | 內蒙古;15 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 復合電極 多壁碳納米管 納米帶 泡沫鎳 石墨烯 有效地 制備方法和應用 納米材料技術 納米針陣列 電子傳輸 納米針 二維 分層 基底 內層 片層 外壁 纏繞 穿插 團聚 | ||
本發明提供了一種復合電極，屬于納米材料技術領域。本發明所述復合電極具有分層的納米針陣列結構，以泡沫鎳為基底，以多壁碳納米管?石墨烯納米帶為內層，所述多壁碳納米管?石墨烯納米帶負載在所述泡沫鎳的表面，以Co3O4形成的納米針陣列為外層。本發明提供的復合電極外壁展開為MWCNTs?GONRs，使得一維的CNTs穿插纏繞在二維GONRs片層間，有效地避免了GONRs的團聚并形成一種獨特的3D結構，能夠有效地增大比表面積并提高電子傳輸速率。
技術領域
本發明涉及納米材料技術領域，尤其涉及一種復合電極及其制備方法和應用。
背景技術
隨著社會的發展，小型化的電子產品日益更新，其所使用的儲能裝置也隨之成為了迫在眉睫的問題。超級電容器因其出色的循環穩定性，快速充放電性能，高比電容和能量密度而被認為是具有潛力的儲能裝置。而隨著超級電容器的深入研究，已經證實了電極材料對超級電容器的性能起到至關重要的影響。
為了獲得電化學更佳的電極的材料，人們廣泛嘗試使用例如MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2等過渡金屬氧化物作為電極材料，因此Co元素也隨之在電化學領域大放光彩。但目前很多Co3O4電極材料仍難以達到理論比電容，這可能是因為在充放電期間Co3O4發生了體積膨脹/收縮現象，破壞了之前的形貌和結構，從而極大的影響了電極的比電容。除此之外，在納米尺度下，Co3O4也不可避免的發生團聚現象，從而難以達到理論比電容的峰值。為解決這個問題，研究者們通過使用石墨烯對其進行復合優化，已經取得長足進步，不僅獲得了更高的比電容，而且倍率性能及循環穩定性都有了一定的提升。
但石墨烯在制備與復合過程中仍然存在一定的缺陷，由于石墨烯普遍使用石墨粉為碳源所制備，所得石墨烯一般呈現出薄片狀，在范德華力的相互作用下發生嚴重的團聚和再堆疊現象，導致比表面積和電導率大幅下降。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種復合電極及其制備方法和應用。本發明提供的復合電極外壁展開為多壁碳納米管-石墨烯納米帶(MWCNTs-GONRs)，使得一維的CNTs穿插纏繞在二維GONRs片層間，有效地避免了GONRs的團聚并形成一種獨特的3D結構，能夠有效增大比表面積并提高電子傳輸速率。
為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
本發明提供了一種復合電極，所述復合電極具有分層的納米針陣列結構，以泡沫鎳為基底，以多壁碳納米管-石墨烯納米帶為內層，所述多壁碳納米管-石墨烯納米帶負載在所述泡沫鎳的表面，以Co3O4形成的納米針陣列為外層。
優選地，所述多壁碳納米管-石墨烯納米帶的負載量為0.5～1.3mg/cm2，Co3O4的負載量為1.1～3.8mg/cm2，多壁碳納米管-石墨烯納米帶和Co3O4的負載量之和為1.2～4.6mg/cm2。
優選地，所述多壁碳納米管-石墨烯納米帶的直徑為40～60nm，長度為350～1500nm。
本發明還提供了上述技術方案所述的復合電極的制備方法，包括以下步驟：
將多壁碳納米管-石墨烯納米帶與水超聲混合后調節pH值，得到懸浮液；
將所述懸浮液與泡沫鎳進行水熱處理，得到MWCNTs-GONRs/NF基底；
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