[發(fā)明專利]一種Zn-Cu-Se復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010127638.7
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111326347B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 藺華林;劉順昌;朱賢;胡曉敏;李夢琰;嚴春陽;陳哲;吳俊杰;韓生
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/86;C01B19/04;B82Y40/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發(fā)明涉及一種Zn?Cu?Se復合材料及其制備方法與應用，其制備方法包括以下步驟：(1)將可溶性鋅鹽、可溶性銅鹽、尿素和氟化銨溶于水中，攪拌均勻后進行一次水熱反應，再經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到Zn?Cu前體；(2)將所制得的Zn?Cu前體與亞硒酸鈉溶于水中攪拌分散，加入氨水，形成均勻的懸浮液，再進行第二次水熱反應，再經(jīng)離心、洗滌、干燥，即得到Zn?Cu?Se復合材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過兩步水熱合成了Zn?Cu?Se復合材料，該復合材料具有良好的電化學性能，且復合材料制備方法簡單，環(huán)境友好，大大縮短了合成時間。

技術領域

本發(fā)明屬于電化學及納米材料技術領域，涉及一種Zn-Cu-Se復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

超級電容器、鋰離子電池、鋰電池、金屬空氣電池以及燃料電池等多種類型的電池被認為是最高效的先進儲能系統(tǒng)。與電池相比，超級電容器具有充放電能力強、功率密度大、容量可持續(xù)性強等諸多優(yōu)點，具有更廣闊的應用前景。然而，傳統(tǒng)的電雙層電容器(EDLCs)因其能量低而受到限制，這個問題可以通過用贗電容性材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碳電極材料來有效地解決，贗電容性材料通過氧化還原反應可以存儲和釋放更多的電荷。此外，贗容性材料可用于構建水性非對稱超級電容器，使水性EDLCs的工作電位從約1.0V提高到約1.6V。因此，已有多項研究對過渡金屬氧化物、氫氧化物、硫化物以及硒化物進行了研究，以達到高能量密度和高功率密度。由于贗電容性材料的行為依賴于表面或近表面的氧化還原反應，故而其行為是由電荷傳輸來決定的；因此，在實際的實驗中很少能得到它們理論上預測的高電容。

作為超級電容器的組成部分，具有特定結構的電極材料決定了超級電容器的性能。摘要近十年來，過渡金屬，尤其是鎳、鈷、銅、鋅元素，以其優(yōu)異的電化學性能和豐富的天然資源，在儲能電極材料的研究與開發(fā)中得到了廣泛的應用。硒化鋅銅化合物作為一種新型的多功能材料，由于其單質(zhì)硒的毒性較低，且硒化鋅銅化合物的導電性優(yōu)于其他硫族化合物，近年來受到了越來越多的關注。但是，現(xiàn)有的硒化鋅銅化合物的電化學表現(xiàn)不是特別理想，且合成效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種Zn-Cu-Se復合材料及其制備方法與應用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明的技術方案之一提出了一種Zn-Cu-Se復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將可溶性鋅鹽、可溶性銅鹽、尿素和氟化銨溶于水中，攪拌均勻后進行一次水熱反應，再經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到Zn-Cu前體；

(2)將所制得的Zn-Cu前體與亞硒酸鈉溶于水中攪拌分散，加入氨水，形成均勻的懸浮液，再進行第二次水熱反應，再經(jīng)離心、洗滌、干燥，即得到Zn-Cu-Se復合材料。

進一步的，所述的可溶性銅鹽為乙酸銅，所述的可溶性鋅鹽為硝酸鋅。

進一步的，可溶性鋅鹽、可溶性銅鹽、氟化銨與尿素的摩爾比為1:(0.5-2):(5-8):(4-6)。

進一步的，一次水熱反應過程中，溫度為150-200℃，時間為3-8h。

進一步的，步驟(2)中，所用氨水的濃度為13.38mol/L，可溶性鋅鹽、亞硒酸鈉與氨水的添加量之比為1mmol：(30-60)mg：(2-5)mL。

進一步的，步驟(2)中，第二次水熱反應過程中，溫度為120-160℃，時間為5-10h。

進一步的，步驟(1)和步驟(2)中，干燥方式為真空干燥，且干燥過程中，溫度為55-65℃，時間為10-14h。