[發(fā)明專利]用于交流線路濾波領(lǐng)域的碳納米洋蔥薄膜基超級(jí)電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010169600.6
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN113394027B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晨光;杜浩哲
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/86
• 分類號(hào): H01G11/86;H01G11/36
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種碳納米洋蔥薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將六水氯化鐵、六水氯化鎳和油酸鈉混合并作為固體，將所述固體與第一溶液混合，于40～60 ℃加熱4～6小時(shí)，加入去離子水離心，以使液體分層，再于100 ℃以上保溫1~2小時(shí)，用于去除水分，得到第二溶液，其中，所述第一溶液為無水乙醇、去離子水和正己烷的混合物，按體積份數(shù)計(jì)，所述第一溶液中無水乙醇、去離子水和正己烷的比為1:1:（2~5），按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述六水氯化鐵、六水氯化鎳和油酸鈉的比為（1~2）：1：4，按物質(zhì)的量計(jì)，所述固體與第一溶液的比為1：（1~2）；

2）將所述第二溶液與1-十八烯和油酸混合，在惰性氣體環(huán)境下，于100~340 ℃保溫60~180min，以使六水氯化鐵、六水氯化鎳和油酸鈉反應(yīng)得到鐵鎳氧化物納米顆粒，得到含有鐵鎳氧化物納米顆粒的第三溶液，其中，按體積份數(shù)計(jì)，所述第二溶液與所述1-十八烯和油酸的比為（10~20）：20：0.95；

3）向所述第三溶液中加入正己烷，離心，以使液體分層，獲取下層液體，向所述下層液體中加入正己烷進(jìn)行稀釋，以使鐵鎳氧化物納米顆粒的濃度為6~120mM，得到鐵鎳氧化物納米顆粒溶液；

4）準(zhǔn)備一鎳片，在所述鎳片表面涂覆鐵鎳氧化物納米顆粒溶液，干燥，在所述鎳片上形成涂層，將鎳片以及其上的涂層在第一環(huán)境中于500～600 ℃反應(yīng)30～60 min，然后在第二環(huán)境中于800～900 ℃反應(yīng)10～30 min，再在第三環(huán)境中于950～1050 ℃反應(yīng)10～30 min，最后在第四環(huán)境中于1100～1300 ℃反應(yīng)1～2 h，在鎳片表面獲得與該鎳片共價(jià)鍵連接的碳納米洋蔥薄膜，其中，所述第一環(huán)境為氫氣和惰性氣體的混合氣體，所述第二環(huán)境為甲烷和惰性氣體的混合氣體，所述第三環(huán)境為甲烷和惰性氣體的混合氣體，所述第四環(huán)境為惰性氣體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟2）中，于100~340 ℃保溫60~180min為：先于100～140 ℃保溫20～60 min，再于200～240 ℃保溫20～60 min，最后于300～340 ℃保溫20～60 min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟3）中，獲取下層液體的方法為：60~100℃保溫10~15min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟4）中，所述鎳片在使用前分別先后依次使用丙酮、稀鹽酸、去離子水和無水乙醇清洗，其中，所述稀鹽酸的濃度為2～6 M，稀鹽酸清洗的時(shí)間為80~160min；

在所述步驟4）中，按體積份數(shù)計(jì)，所述第一環(huán)境中氫氣和惰性氣體的比為（1~2）：1；

在所述步驟4）中，按體積份數(shù)計(jì)，所述第二環(huán)境中甲烷和惰性氣體的比為（5~10）：1；

在所述步驟4）中，按體積份數(shù)計(jì)，所述第三環(huán)境中甲烷和惰性氣體的比為（5~10）：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟4）中，所述涂層的厚度為1~2 mm；

在所述步驟4）中，所述干燥的溫度為20~30℃，所述干燥的時(shí)間為10~15 min。

6.一種用于交流線路濾波領(lǐng)域的碳納米洋蔥薄膜基超級(jí)電容器，其特征在于，包括：2個(gè)導(dǎo)電極板、位于2個(gè)導(dǎo)電極板之間的隔膜和電解液，每個(gè)所述導(dǎo)電極板分別為一個(gè)權(quán)利要求1~5中任意一種所述鎳片以及其上的碳納米洋蔥薄膜，2個(gè)導(dǎo)電極板的碳納米洋蔥薄膜相對(duì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳納米洋蔥薄膜基超級(jí)電容器，其特征在于，所述隔膜為玻璃纖維。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳納米洋蔥薄膜基超級(jí)電容器，其特征在于，所述電解液為水和作為電解質(zhì)的KOH的混合物，所述電解液中KOH的濃度為3～9 M；或，所述電解液為乙腈和作為電解質(zhì)的EMIMBF₄的混合物，所述電解液中EMIMBF₄的濃度為1～3 M。