[發明專利]AAO模板為支架的石墨烯量子點納米管GO/YCoO3

有效

• 申請號: 201910712840.3
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110415988B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 賀格平;白玉香;袁蝴蝶;王凱歌;魏英;王志偉
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

AAO模板為支架的石墨烯量子點納米管GO/YCoO₃納米陣列電極材料的制備，包括以下步驟；步驟(1)采用兩步陽極氧化法制備孔徑可控的納米多孔陣列AAO模板；步驟(2)電化學剝離法刻蝕剝離Staudenmaier法制得石墨烯GO納米片；用聚四氟乙烯抽濾膜過濾后的濾液透析處理得石墨烯GO量子點溶液；步驟(3)采用電化學沉積法在AAO模板的孔道里沉積石墨烯GO量子點，形成AAO/GO量子點納米管陣列；步驟(4)：用真空旋涂法在步驟(3)得到的AAO/GO量子點納米陣列管中沉積YCoO₃溶膠前軀體陣列；步驟(5)煅燒步驟(4)得到的AAO/GO/YCoO₃溶膠前軀體使之轉化為AAO/GO/YCoO₃納米管陣列，從而形成同軸異質結構的納米管陣列AAO/GO/YCoO₃電極材料。本發明具有能量密度能得以提高，綜合性能優良的特點。

技術領域

本發明涉及納米材料制備和電化學儲能技術領域，特別涉及AAO模板為支架的石墨烯量子點納米管GO/YCoO₃納米陣列電極材料的制備。

背景技術

鋁陽極氧化AAO膜具有穩定、耐高溫、絕緣性好、孔洞分布均勻、孔密度高等優良性能，且制備工藝簡單，對制備產品的材料適用范圍廣，利用它可以制備出許多不同材料、不同形貌的一維納米結構的材料。利用多孔型AAO為模板，通過限域效應生長制備納米材料是一種十分經濟有效便捷的途徑，且利用該模板可以生長出均勻、整齊的納米陣列?；贏AO模板制備納米陣列的電極材料在超級電容器的電極材料制備方面已得到廣泛應用。Wang等以多孔陽極氧化鋁為模板，采用配位沉淀 -分解法合成了氫氧化鎳納米線。將納米線制作成電極，在6mol·L^-1的KOH電解質溶液中，利用循環伏安和恒電流充放電技術研究了其超級電容器性能，該納米線電極具有良好的超電容性能，當電流密度為5mA cm^–2時，其單電極比容量的最大值達到了833Fg^–1。Chen等采用化學沉積和500℃熱處理的方法在多孔氧化鋁AAO模板中成功地合成了超級電容器電極材料γ-MnO₂納米管。電化學比容量可達 566Fg^–1,循環1000次后電化學比容量能夠保持在90％以上。

采取AAO模板可對電極材料的形貌進行可控制備，增大電極的比表面積使電極與電解液充分接觸，能更好的發掘所制備材料作為電極的潛力。

石墨烯GO是由碳原子以sp2雜化連接的單原子層構成的新型二維原子晶體，是目前最薄的二維材料；石墨烯作為新型碳材料，其物理結構穩定、比表面積大、導電性良好，具有優良的物理和化學性能，在化學和能源材料、微電子、信息、物理等領域都表現出潛在應用前景。利用其他導電物質對GO進行改性或復合得到GO基復合材料已成為超級電容器電極材料研究的熱點。石墨烯GO具有2630m².g^-1大的比表面積，優異的離子導電性和載流子傳輸能力(電子遷移率2×10⁵cm².V^-1s^-1)，令其在儲能方面優勢明顯，這也是GO石墨烯可用于超級電容器的原因。

準零維石墨烯GO量子點納米材料，由于其電子在各個方向上的運動都受到限制，量子點局域效應顯著，因而具有獨特的物理、化學性質。石墨烯量子點與傳統半導體量子點相比，石墨烯量子點耐強酸、強堿及光腐蝕，結構穩定；可調的帶隙寬度；易實現表面功能化；厚度可薄到一個單原子、化學穩定性好等特性，是具有不含高毒性金屬元素的環保型量子點材料。石墨烯量子點制備主要分為自下而上的擴大法和自上而下的縮小法。石墨烯GO量子點縮小法制備技術涉及水熱法、剝離法、強酸氧化法、溶劑熱法、電化學法、電子束輻照、臭氧法、氫氣法、氣熱法、磁控濺射技術、輻照等11種方法。剝離法和水熱法是石墨烯量子點縮小法制備技術的主要技術。電化學法、強酸氧化法、溶劑熱法等技術也有所發展。