[發(fā)明專利]一種納米氧化鐵/銅復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111000315.2
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113707464B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李爽;邵旗招;羅敏;張瑞瑩;鄧潔;劉慧慧
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/24;H01G11/86;C01G49/06
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種納米氧化鐵/銅復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。所述納米氧化鐵/銅復(fù)合材料包括Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;納米顆粒和銅納米球，所述銅納米球的粒徑為100?150nm。所述制備方法包括：使包含銅源、鐵源、乙酸鹽和溶劑的混合反應(yīng)體系發(fā)生水熱反應(yīng)，制得納米氧化鐵/銅復(fù)合材料。本發(fā)明采用一步水熱法制得納米氧化鐵/銅復(fù)合材料，制備工藝簡單，且納米氧化鐵/銅復(fù)合材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能；同時將納米氧化鐵/銅復(fù)合材料用于超級電容器電極材料時，其具有較高的比電容和能量密度，在超級電容器領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電容器材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米氧化鐵/銅復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著對清潔和可持續(xù)能源技術(shù)需求的不斷增長，超級電容器因其快速的充放電速率、優(yōu)異的比電容和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性而在混合動力電動汽車、集成電網(wǎng)和便攜式電子設(shè)備中受到了極大的關(guān)注。目前，超級電容器從儲能機理上可分為雙電層電容和贗電容。雙電層電容是涉及沒有法拉第(氧化還原)反應(yīng)的電解質(zhì)離子的物理吸附/解吸，在過去的十年中，碳材料由于其表面積大、孔徑可控和化學(xué)穩(wěn)定性高而被廣泛用作超級電容器的電極。然而，它們較差的導(dǎo)電性和單一的微孔結(jié)構(gòu)更嚴重地影響了它們的電容性能，因為電解質(zhì)難以完全進入內(nèi)部孔隙，導(dǎo)致其難以具有較高的比電容和能量密度。而贗電容通過基于氧化還原的法拉第反應(yīng)來存儲電荷。與碳基電極材料相比，實現(xiàn)高比電容和高能量密度的贗電容材料更為重要(S.Huo，M.Liu，L.Wu，M.Liu，M.Xu，W.Ni?and?Y.M.Yan，J.Power?Sources，2018，387，81-90.；C.Wang，D.Wu，H.Wang，Z.Gao，F(xiàn).Xu?and?K.Jiang，J.Colloid.Interf.Sci.，2018，523，133-143.；J.Zhou，C.Zhang，T.Niu，R.Huang，S.Li，J.Z.Zhang?and?J.G.Chen，ACS?Appl.Energy?Mater.，2018，1，4599-4605.)。

目前，過渡金屬氧化物，如RuO₂、MnO₂、Ni和Bi₂O₃是制備超級電容器最常見的電極材料，通常比雙電層電容器顯示出更高的比電容。然而在在其他金屬氧化物中，F(xiàn)e₃O₄因其制備簡單、操作電位窗口寬、成本低、資源豐富和無毒等引人注目的優(yōu)點而受到極大關(guān)注。但遺憾的是，F(xiàn)e₃O₄循環(huán)穩(wěn)定性差，容量損失大，聚集嚴重，電導(dǎo)率低(J.Li，Y.Wang，W.Xu，Y.Wang，B.Zhang，S.Luo，X.Zhou，C.Zhang，X.Gu，C.Hu，Porous?Fe₂O₃?nanospheresanchored?on?activated?carbon?cloth?for?high-performance?symmetricsupercapacitors，Nano?Energy?57(2019)379-387.；C.Zhao，X.Shao，Y.Zhang，X.Qian，F(xiàn)e₂O₃/reduced?graphene?oxide/Fe₃O₄?composite?in?situ?grown?on?Fe?foil?forhigh-performance?supercapacitors，ACS?Appl.Mater.Interfaces?8(2016)30133-30142.；W.Wei，S.Yang，H.Zhou，I.Lieberwirth，X.Feng，K.Müüllen，3D?graphene?foamscross-linked?with?pre-encapsulated?Fe₃O₄?nanospheres?for?enhanced?lithiumstorage，Adv.Mater.25(2013)2909-2914)。因此，開發(fā)出一種新型且廉價的高性能超級電容器電極材料是有前途的研究內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容