[發明專利]一種血紅蛋白狀Co3

有效

• 申請號: 201910251193.0
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109941997B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 武文玲;衛丹;朱建鋒;王崗;牛冬娟;王成威;趙春輝;方園
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01B32/921
• 分類號: C01B32/921;C01G51/04;G01N27/30
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種血紅蛋白狀Co₃O₄/Ti₃C₂納米復合材料的制備方法及應用，(一)、稱取(NO₃)₂·6H₂O、CO(NH₂)₂和NH₄F加入到超純水的燒杯中，混合成混合液；(二)、將單片層Ti₃C₂納米粉體超聲分散于超純水中，超聲30min成分散液；(三)、混合液和分散液轉入水熱反應釜聚四氟乙烯內襯中得到新的混合液；然后，保溫、自然冷、離心、干燥得到前驅體；(四)、將前驅體粉末用瑪瑙研缽研磨均勻后，加熱，在Ar的保護下冷卻到常溫后取出，即可得血紅蛋白狀Co₃O₄/Ti₃C₂納米復合材料，應用到電極制作上；該制備方法增大了Ti₃C₂的比表面積，為電荷傳輸和離子擴散提供了更多的活性位點，提高了Ti₃C₂的導電率，使得Co₃O₄/Ti₃C₂納米復合材料電極的電化學性能明顯優于純的Ti₃C₂。

技術領域

本發明屬于納米功能材料及電化學儲能材料的制備技術領域，特別涉及一種血紅蛋白狀Co₃O₄/Ti₃C₂納米復合材料的制備方法及應用。

背景技術

MXenes是通過選擇性蝕刻MAX相，得到的類石墨烯結構的過渡金屬碳氮化物或碳化物，如Ti₃C₂、Ti₂C等。新型二維材料MXenes 由于具有獨特的層狀結構，高導電性、較大的比表面積、高的彎曲強度和彈性模量，以及優異的電學性能，使得其在超級電容器、鋰離子電池、鈉離子電池等領域應用前景廣闊。Rakhi等人將Ti₂C作為對稱超級電容器的電極材料，測試結果表明，在電流密度為1A g^-1時，比電容為51F g^-1。Xu等人利用還原氧化石墨烯(rGO)作為粘結劑，制備rGO/Ti₃C₂T_x全固態薄膜超級電容器電極，在聚乙烯醇/氫氧化鉀(PVA/KOH)凝膠電解質中進行電化學性能測試，結果表明當功率密度為0.06W cm^-3，能量密度可達63mW h cm^-3。然而，Ti₃C₂理論比容量較低，導致其電化學性能欠佳，限制了MXene基在超級電容器和鋰離子電池等儲能領域的廣泛應用。

Co₃O₄作為一種典型的贗電容材料，因其具有超高的理論比容量，價格低廉，結構穩定和耐刻蝕性，使其廣泛應用于鋰離子電池、超級電容器、催化劑、電致變色薄膜、磁性材料、氣體傳感器等諸多領域。 Wang等人通過原位合成法得到石墨烯/四氧化三鈷復合材料并對其進行電化學性能測試，測試結果表明，在5mV s^-1的掃描速率下復合材料的比容量高達478F g^-1，比單組分石墨烯的質量比容量有所增大。 Huang等人通過水熱法得到石墨烯/四氧化三鈷復合材料前驅體，經過 200℃煅燒后制備的電極材料，在恒流充放電法中測得在電流密度為 5A g^-1時，其比容量為443F g^-1。在電流密度為10Ag^-1下對其進行1000 次循環穩定性測試，其比電容仍能保持在90％以上，表明了Co₃O₄可作為高性能儲能材料。

搜索文獻，發現至今尚未有人利用Co₃O₄來改善Ti₃C₂的電化學性能，且尚未見報道血紅蛋白狀結構Co₃O₄。