[發明專利]一種Cu2

有效

• 申請號: 202010591607.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111564326B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王西新;印澤坤;趙建玲;李子慶
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/46;C25D11/26;C25D3/38;B22F9/24
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種Cu₂O?Cu/二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備方法。該方法先通過電沉積將金屬銅沉積到二氧化鈦納米管陣列與鈦基底的交界處，然后通過化學沉淀和水熱還原將銅顆粒沉積到二氧化鈦納米管陣列中，銅顆粒的表面被氧化形成氧化亞銅。本發明克服了銅氧化物和二氧化鈦納米管陣列的導電性差、銅氧化物利用率低的問題，提高了復合電極的性能。

技術領域：

本發明屬于電化學領域，特別涉及一種Cu₂O-Cu/二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備方法。

背景技術：

超級電容器是一種電能存儲裝置，它在新能源汽車、城市軌道交通、太陽能能源系統、智能電網、航空航天和軍用設備等方面具有重要應用。超級電容器的性能主要決定于它的電極，電極主要由集流體和活性物組成，提高電極的比表面積和導電率可以顯著改善超級電容器的性能。

銅氧化物(CuO,Cu₂O,Cu(OH)₂)具有成本低、易制備、來源豐富等優點，可用作超級電容器的電極材料。例如，《Journal of Alloys and Compounds》(2015，633，P22-30)報道了一種氧化銅電極的制備方法，先通過靜電紡絲和高溫處理制備CuO納米線粉體，然后將CuO納米線粉體與泡沫鎳壓制在一起制得電極。《RSC Advances》(2016，6，P3815-3822) 報道了一種氧化亞銅電極的制備方法，先通過水熱法制備氧化亞銅粉體，然后將氧化亞銅粉體與泡沫鎳壓制在一起制得電極?！禞ournal of Materials Science:Materials inElectronics》(2018，29，P2660-2667)報道了一種氫氧化銅電極的制備方法，將泡沫銅在KOH溶液中陽極氧化，制得氫氧化銅納米棒電極。但是，銅氧化物存在團聚、導電性差、利用率低等問題，這嚴重阻礙了其實際應用。

采用陽極氧化法制備的二氧化鈦納米管陣列具有較大的比表面積和高度有序的結構，并且與金屬鈦基底緊密結合，將其用于超級電容器電極，金屬鈦基底可以直接用作集流體，既可以簡化電極的制備工藝，又能夠提高活性材料的利用率，因此，關于二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備受到關注。例如，《Energy》(2015,87，P578-585)報道了一種聚苯胺-二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備方法，先通過陽極氧化法制備出二氧化鈦納米管陣列，將陣列高溫煅燒，然后通過循環伏安法將聚苯胺納米線沉積在二氧化鈦納米管陣列上制得復合電極?！禢ano Letters》(2010，10，P4099-4104)報道了一種氧化鎳-二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備方法，通過將Ni-Ti合金陽極氧化制備復合電極?！禝nternationalJournal of Hydrogen Energy》(2015，40，P14331-14337)報道了一種氧化錳-二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備方法，先通過陽極氧化法制備出二氧化鈦納米管陣列，然后通過在高錳酸鉀溶液中進行恒流電沉積，將氧化錳沉積到二氧化鈦納米管陣列中制得復合電極。

由于二氧化鈦是半導體，其電導率為10^-5～10^-2S/cm，遠低于金屬(例如，銅的電導率為 5.7×10⁷S/m)，因此，二氧化鈦納米管陣列自身、以及二氧化鈦納米管陣列與鈦基底之間存在較大的電阻，導致二氧化鈦納米管陣列表面的活性物不能得到有效、充分的利用，使復合電極的性能受到限制。

發明內容：

本發明針對銅氧化物和二氧化鈦納米管陣列所存在的問題，提供一種Cu₂O-Cu/二氧化鈦納米管陣列復合電極的制備方法，該方法先通過電沉積、將金屬銅沉積到二氧化鈦納米管陣列與鈦基底的交界處，然后通過化學沉淀和水熱還原將銅顆粒沉積到二氧化鈦納米管陣列中，銅顆粒的表面被氧化形成氧化亞銅。本發明通過這些措施克服了銅氧化物和二氧化鈦納米管陣列的導電性差、銅氧化物利用率低的問題，提高了復合電極的性能。

本發明的技術方案是：