[發(fā)明專(zhuān)利]一種Co3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110288484.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113077992B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 委福祥;舒鐵;隋艷偉;戚繼球;何業(yè)增;孟慶坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01G11/26
• 分類(lèi)號(hào): H01G11/26;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國(guó)強(qiáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合電極的制備方法和用途，制備方法包括以下步驟：將碳布置于高錳酸鉀溶液中；將六水合硝酸鈷溶解到去離子水中得到溶液A；將2?甲基咪唑溶解到去離子水中得到溶液B；然后將清洗好的碳布放入溶液B中進(jìn)行超聲處理；隨后將溶液A倒入含有碳布的溶液B中，靜置，然后取出碳布，在真空環(huán)境下干燥，得到生長(zhǎng)在碳布表面的片狀ZIF?67前驅(qū)體；將前驅(qū)體連同碳布放入管式爐，在保護(hù)氣氛圍下進(jìn)行熱處理并保溫，隨后隨室溫冷卻；撤除保護(hù)氣，在空氣中再次進(jìn)行熱處理并保溫，最后將碳布取出，得到Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合電極。本發(fā)明制備條件溫和、工藝簡(jiǎn)單、操作可控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合電極及其制備方法。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器，也被稱(chēng)為電化學(xué)電容器，在某些應(yīng)用中可以補(bǔ)充甚至替代電池，因?yàn)樗梢园踩靥峁└吖β实目焖俪潆姴⑶揖哂袠O長(zhǎng)的循環(huán)壽命。超級(jí)電容器現(xiàn)在被用于重型車(chē)輛、卡車(chē)和公共汽車(chē)的混合平臺(tái)、間歇性可再生能源的負(fù)載平衡系統(tǒng)，以及存儲(chǔ)電動(dòng)車(chē)輛和輕軌等制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的多余能量。超級(jí)電容器根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理可分為雙電層電容器和贗電容器，其中贗電容器因具有更高的能量密度而受到廣泛關(guān)注。在眾多贗電容器電極材料中，過(guò)渡金屬氧化物(TMOs)納米材料因其氧化態(tài)可變、成本低、制備方便等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注。尤其是因其具有高理論電容值，使得TMOs成為了最有前途的超級(jí)電容器電極材料之一。但TMOs納米材料因?yàn)樵诔浞烹娺^(guò)程中難以控制的體積變化使其循環(huán)穩(wěn)定性顯著降低，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合電極及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合電極的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備片狀ZIF-67前驅(qū)體：將碳布置于高錳酸鉀溶液中超聲處理，然后將碳布取出，并清洗；將六水合硝酸鈷溶解到去離子水中，經(jīng)過(guò)磁力攪拌得到溶液A；將2- 甲基咪唑溶解到去離子水中，經(jīng)磁力攪拌得到澄清溶液B；然后將清洗好的碳布放入溶液B中進(jìn)行超聲處理；隨后將溶液A倒入含有碳布的溶液B中，靜置，然后取出碳布，在真空環(huán)境下干燥，得到生長(zhǎng)在碳布表面的片狀ZIF-67前驅(qū)體；

步驟2，制備Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合材料：將步驟1中得到的前驅(qū)體連同碳布放入管式爐，在保護(hù)氣氛圍下進(jìn)行熱處理并保溫，隨后隨室溫冷卻；

步驟3，撤除保護(hù)氣，在空氣中再次進(jìn)行熱處理并保溫，最后將碳布取出，得到Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合電極。

所述步驟1中，高錳酸鉀濃度為0.5mol L^-1；六水合硝酸鈷和2-甲基咪唑的摩爾比為1:4-8。

所述步驟1中，碳布從高錳酸鉀溶液中取出后，用離子水和乙醇將處理后的碳布反復(fù)清洗。

所述步驟1中，靜置時(shí)間為8小時(shí)，干燥溫度為70℃，干燥時(shí)間為12小時(shí)。

所述步驟2中，保護(hù)氣為氬氣，熱處理溫度為450-600℃，升溫速率為3℃min^-1。

所述步驟3中，熱處理溫度為300-400℃，升溫速率為2℃min-1。

一種由上述的方法制備的Co₃O₄納米顆粒/多孔碳交聯(lián)納米片陣列復(fù)合電極。