[發(fā)明專利]一種基于金屬有機(jī)框架衍生的三維空心花狀鎢酸鈷超級(jí)電容器材料的制備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010979297.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN112038115A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚立超;陳威文;馬慧媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/86
• 分類號(hào): H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于金屬有機(jī)框架衍生的三維空心花狀鎢酸鈷超級(jí)電容器材料的制備本發(fā)明屬于電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體涉及一種在泡沫鎳上生長的三維空心花狀CoWO₄復(fù)合材料超級(jí)電容器電極材料的制備。本發(fā)明目的是為了解決目前氧化鈷納米復(fù)合材料的體積膨脹/收縮、團(tuán)聚、導(dǎo)電率較低，導(dǎo)致比電容差、循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。產(chǎn)品：通過簡(jiǎn)單的浸漬法、水熱法在泡沫鎳上制備了ZIF?67衍生的三維空心花狀CoWO₄(3D?H CoWO₄/NF)電極材料；此3D?H CoWO₄/NF電極材料具有顯著的比電容、優(yōu)異的速率性能和理想的能量密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別涉及一種在泡沫鎳上生長的三維空心花狀CoWO₄復(fù)合材料超級(jí)電容器電極材料的制備

背景技術(shù)

超級(jí)電容器(SCs)以其突出的比容量、優(yōu)越的功率密度和理想的循環(huán)周期等優(yōu)點(diǎn)，成為一種具有廣闊應(yīng)用前景的穩(wěn)定儲(chǔ)能裝置。另外,根據(jù)電荷儲(chǔ)存方式，SCs可分為雙電層電容器(EDLCs)和贗電容電容器(PCs)機(jī)制。由于具有贗電容特性的電極材料擁有高比電容和優(yōu)異的能量密度，因此對(duì)其進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。此外，具有贗電容特性的金屬氧化物具有顯著的能量密度、豐富的可逆氧化還原反應(yīng)和較高的理論比電容，如原始的Co₃O₄。王等人通過一種簡(jiǎn)單的方法制備了多孔的Co₃O₄納米線，其表現(xiàn)出高的比電容(240Fg^-1)手掌環(huán)狀穩(wěn)定性。屠等人在泡沫鎳上合成了高比電容(754Fg^-1)的Co₃O₄納米線陣列，得到了一個(gè)三維的空心Co₃O₄納米網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)的比電容為820Fg^-1。Deori公司等人設(shè)計(jì)了六邊形 Co₃O₄納米顆粒，具有476Fg^-1比電容的顯著特性，超高功率密度。不過氧化鈷納米復(fù)合材料的體積膨脹/收縮、團(tuán)聚、導(dǎo)電率較低等固有缺陷，導(dǎo)致比電容率低，循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，考慮到這些缺點(diǎn)，本專利利用W元素來消除Co₃O₄的負(fù)面效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有氧化鈷納米復(fù)合材料的問題，本發(fā)明提供了一種在泡沫鎳上生長的三維空心花狀CoWO₄復(fù)合材料超級(jí)電容器電極材料，具有顯著的比電容、優(yōu)異的速率性能和理想的能量密度等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:

一種在泡沫鎳上生長的三維空心花狀CoWO₄復(fù)合材料超級(jí)電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟:

(1)泡沫鎳預(yù)處理：將泡沫鎳(4cm×1cm)分別在丙酮溶液和去離子水中超聲清洗30 min，然后在空氣中干燥。

(2)ZIF-67/NF材料的制備：將0.291g的Co(NO₃)₂·6H₂O和1.3236g的2-甲基咪唑分別溶解在40ml的去離子水中。然后，將經(jīng)處理的泡沫鎳浸漬在上述混合溶液中，時(shí)間為4h，然后將所得泡沫鎳用去離子水洗滌數(shù)次，并在60℃下干燥12h。 (3)3D-H CoWO₄/NF材料的制備：將0.2gNa₂WO₄·2H₂O分散于30mL去離子水和 10mL無水乙醇中，隨后進(jìn)行10～20分鐘的磁力攪拌操作。然后，將所得溶液與獲得的泡沫鎳一起轉(zhuǎn)移到100mL聚四氟乙烯襯里不銹鋼高壓釜中，并在80℃下保持90min，樣品用去離子水清洗三次，在60℃下干燥12h，然后將所得樣品在350℃(5℃/min)氮?dú)鈿夥障蚂褵?h，冷卻至室溫。

所述步驟(2)中干燥溫度為60℃，干燥時(shí)間為12小時(shí)；