專利名稱：鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備及其在制備超級電容器電極中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種鈷-鉍復(fù)合氧化物材料及其制備；本發(fā)明同時(shí)還涉及該鈷-鉍復(fù)合氧化物材料在制備超級電容器電極中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
超級電容器又稱電化學(xué)電容器，是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲(chǔ)能器件。它比傳統(tǒng)電容器具有更高的比電容和能量密度，比電池具有更高的功率密度，可瞬間釋放特大電流，具有充電時(shí)間短、充電效率高、循環(huán)使用壽命長、無記憶效應(yīng)以及 基本無需維護(hù)等特點(diǎn)，其應(yīng)用前景非常廣闊。電極材料是超級電容器技術(shù)發(fā)展的核心，用作超級電容器電極材料的物質(zhì)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)穩(wěn)定性，以及良好的電子、離子導(dǎo)電性，并且在商業(yè)應(yīng)用中要求其成本低且重量輕。Co3O4是一種重要的功能性材料，是制備鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的主要原料。納米Co3O4具有獨(dú)特的電子學(xué)、磁學(xué)和催化性能等，在氣體傳感器、催化劑、磁性材料以及超級電容器電極材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。而復(fù)合電極材料作為超級電容器電極材料，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)材料性能和成本的合理利用，并且具有單一電極材料所不具備的優(yōu)良性能，應(yīng)用前景十分廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備方法；
本發(fā)明還有一個(gè)目的，就是提供上述鈷-鉍復(fù)合氧化物在制作超級電容器電極材料中的應(yīng)用。(一)鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
本發(fā)明鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備方法，是將Bi (NO3)3 ·5Η20和Co (NO3)2 ·6Η20溶解到DMF中，于16(T200°C下處理l(Tl2h，抽濾，用無水乙醇和蒸餾水洗滌，抽濾產(chǎn)物于4(T60°C真空干燥12 24h，得到鈷-鉍復(fù)合氫氧化物前驅(qū)體；然后將前驅(qū)體于25(T30(TC熱處理4 5h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物。所述Bi (NO3)3 · 5H20 與 Co (NO3)2 · 6H20 的摩爾比分別為1:2 (Bia4Coa8Oh4)；3:2 (Bi06Co04O16) ;4:3 (Bi08Co06O08) ;2:1 (Bi10Co05O20) ;3:1 (Bi12Cotl4O22) ; 14: 3(Bi14Co0 3O2 4) ；8:1 (Bi16Co0 2O2 6)0所述抽濾采用砂芯過濾裝置，且濾膜為孔徑45Mffl的有機(jī)濾膜。本發(fā)明制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物，其分子表達(dá)式為Bi2xCo(1_x)0 (2x+1)，其中，x=0. 2，
O.3,0. 4,0. 5,0. 6,0. 7,0. 8。下面通過場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、X射線衍射(XRD)、以及電化學(xué)工作站CHI660B對本發(fā)明制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物材料的結(jié)構(gòu)及性能作詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明的氫氧化物前驅(qū)體的場發(fā)射掃描電鏡(SEM)圖片。從圖I可以看出，前驅(qū)體復(fù)合物呈現(xiàn)納米顆粒堆積成的不規(guī)則橢球狀，顆粒直徑大約40nm左右。一些粒子相互堆積成為粒徑較大的顆粒，而且顆粒之間形成了許多孔洞。圖2為本發(fā)明的復(fù)合氧化物BiuCoa2Oi6的場發(fā)射掃描電鏡(SEM)圖片。從圖2復(fù)合氧化物繼承了前驅(qū)體不規(guī)則顆粒的形貌，但顆粒的粒徑相比于前驅(qū)體略有所增大，大約是50nm。粒徑增大是燒結(jié)所致。復(fù)合氧化物的顆粒之間存在著許多介孔，這些孔道有利于電解質(zhì)離子的滲透，從而有助于其作為超級電容器電極材料更好的發(fā)揮電化學(xué)性能。圖3為本發(fā)明的不同比例的復(fù)合氧化物Bi2xCo(1_x)0(2!￡+1)的X射線衍射圖。從圖3可以看到，Co3O4的峰較弱，而Bi2O3的峰較強(qiáng)，可能是Bi2O3將Co3O4包裹所致。(二)超級電容器電極的制備及電化學(xué)性能測試 I、超級電容器電極的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后，與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以(70 75): (10 15): (5 10): (5 10)的質(zhì)量比混合均勻，用無水乙醇調(diào)制成泥漿；將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2 2. 5mg/cm2)，干燥后，將其壓制成厚度為O. 2^0. 3mm的片，即得超級電容器電極。2、電化學(xué)性能測試
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極作為工作電極，以鉬網(wǎng)為對電極，以Hg/HgO為參比電極組成三電極體系，進(jìn)行電化學(xué)性能測試。圖4為本發(fā)明的鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極、四氧化三鈷電極、三氧化二鉍電極在6mol/L KOH電解液中的循環(huán)伏安圖(掃描速率為30mV/s，電勢窗口為-1.0疒O. 6V)。圖4的結(jié)果表明，復(fù)合氧化物(Bi2xCo(1_x)0(2x+n)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，并引起復(fù)合型氧化還原峰。從循環(huán)伏安曲線積分面積可以定性地判斷出樣品比電容的大小。當(dāng)X=O. 8時(shí)，循環(huán)伏安曲線積分面積最大，說明相比于其它比例的氧化物，復(fù)合氧化物為叫.6(0(|.202.6有著最佳的比電容。Bi16Cotl 2O2 6的氧化還原反應(yīng)發(fā)生在兩個(gè)不同的區(qū)域內(nèi)，其中，-I. 0V 0V之間的氧化還原峰對應(yīng)于Bi2O3的氧化與還原，(TO. 6V之間的氧化還原峰對應(yīng)于Co3O4的氧化還原反應(yīng)。說明復(fù)合氧化物中各組分之間有著良好的協(xié)同作用，這種協(xié)同作用有利于各組分電化學(xué)性能的發(fā)揮。圖5為BiuC0a2C^6在不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線。從圖5可以看到，隨著掃描速率從10 mV S—1增大到35mV s_\各氧化還原峰的比電流也逐漸增大，并表現(xiàn)出良好的響應(yīng)關(guān)系。圖6為比電流為lA/g時(shí)不同比例的復(fù)合氧化物電極在6 mo I L—1 KOH電解液中的恒電流放電曲線，圖7為圖6的局部不放大圖。圖6、7的結(jié)果恒顯示，當(dāng)X=O. 8時(shí)，復(fù)合氧化物的比電容最大(為838F g_1),即復(fù)合氧化物Bi16Cotl 2O2 6所表示的組分比例是最佳配比。綜上所述，本發(fā)明對具有不同電化學(xué)反應(yīng)活性的Co3O4和Bi2O3在一定的條件下通過電活性組分反應(yīng)電勢的合理組合，使活性物質(zhì)的法拉第反應(yīng)均勻分布于從負(fù)區(qū)到正區(qū)的寬廣的電位窗口，從而提高了復(fù)合材料的整體比電容，增加了復(fù)合材料的能量密度和功率密度，顯示出良好的電化學(xué)性能，因此可作為超級電容電極材料。


圖I為本發(fā)明的氫氧化物前驅(qū)體的場發(fā)射掃描電鏡(SBO圖片圖2為本發(fā)明的復(fù)合氧化物BiuCoa2C^6的場發(fā)射掃描電鏡(SEM)圖片；
圖3為本發(fā)明的不同比例的復(fù)合氧化物的X射線衍射 圖4為Co304、Bi203和本發(fā)明的鈷-鉍復(fù)合氧化物Bih6Coa2O2^材料電極在6mol/L KOH電解液中的循環(huán)伏安 圖5為BiuCouOu在不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線；
圖6為比電流為lA/g時(shí)不同比例的復(fù)合氧化物電極在6 mo I L—1 KOH電解液中的恒電流放電曲線；
圖7為圖6的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明鈷-鉍復(fù)合氧化物材料的結(jié)構(gòu)及性能作詳細(xì)說明。使用的儀器和試劑
CHI660B電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司)用于電化學(xué)性能測試；電子天平(北京賽多利斯儀器有限公司)用于稱量藥品；管式爐電爐溫度控制器(北京科偉永興儀器有限公司)用于控制馬弗爐的程序升溫；SHB-IV循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)；101A-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司)；DF-101B集熱式恒溫磁力攪拌器(浙江省樂清市樂成電器廠)；DZF-6020型真空干燥箱(上海瑯幵實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；JSM-6701F冷場發(fā)射型掃描電鏡(日本電子株式會(huì)社)用于材料的形貌表征。高溫裂解石墨粉、乙炔黑、導(dǎo)電石墨(湖南省桂陽譚沙石墨廠)，氫氧化鉀(煙臺市雙雙化工有限公司)，Co (NO3) 2 · 6H20 (北京化工廠)，Bi (NO3) 3 · 5H20 (上?；瘜W(xué)試劑采購供應(yīng)站)，無水乙醇(廣東省光華科技股份有限公司)，N，N-二甲基甲酰胺(北京北化精細(xì)化學(xué)品有限責(zé)任公司)，泡沫鎳集流體(上海眾維新材料有限公司)。實(shí)驗(yàn)過程中使用的水均為一次蒸餾水，實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純。實(shí)施例一
I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. 016mol(7. 7611g)的 Bi (NO3)3 ·5Η20 和 O. 002mol(0. 5821g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到IOOml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在180°C下溶劑熱處理12h ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于40°C真空干燥12h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在300°C熱處理4h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為 Bih6Coa2O2T2、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以75:10:10:5的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇，將混合物制成泥漿；再將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2mg/cm2)，隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 2mm厚的薄片(壓力為8X IO5Pa,保持時(shí)間為4s)，即得超級電容器電極。電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為838F/g。實(shí)施例二
I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. 014mol(6. 7910g)的 Bi (NO3) 3 ·5Η20 和 O. 003mol(0. 8732g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到IOOml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在190°C下溶劑熱處理Ilh ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于50°C真空干燥12h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在290°C熱處理5h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為 Bi14Cotl 3O2 415
2、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以70:10:10:10的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇,將混合物制成泥漿；再將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2. 5mg/cm2),隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 3mm厚的薄片(壓力為8X IO5Pa,保持時(shí)間為5s)，即得超級電容器電極。電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為703F/g。實(shí)施例三
I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. 012mol(5. 8208g)的 Bi (NO3)3 ·5Η20 和 O. 004mol(I. 1642g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到100ml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在200°C下溶劑熱處理12h ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于60°C真空干燥24h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在300°C熱處理5h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為 Bih2Cotl 4O2 2152、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以75:15:5:5的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇，將混合物制成泥漿；再將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2. 5mg/cm2),隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 3mm厚的薄片(壓力為8 X IO5Pa,保持時(shí)間為5s)，即得超級電容器電極。電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為686F/g。實(shí)施例四I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. OlOmol (4. 8507gMABi(N03)3.5H20 和 O. 005mol(l. 4553g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到IOOml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在180°C下溶劑熱處理12h ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于40°C真空干燥12h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在300°C熱處理4h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為2、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以70:10:10:10的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇,將混合物制成泥漿；再將泥漿 涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2mg/cm2)，隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 2mm厚的薄片(壓力為8X IO5Pa,保持時(shí)間為4s)，即得超級電容器電極。電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為663F/g。實(shí)施例五
I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. 008mol(3. 8806g)的 Bi (NO3)3 ·5Η20 和 O. 006mol(l. 7463g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到100ml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在180°C下溶劑熱處理12h ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于40°C真空干燥12h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在300°C熱處理4h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為 Bia8Coa6On2、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以75:10:10:5的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇，將混合物制成泥漿；再將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2mg/cm2)，隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 2mm厚的薄片(壓力為8X IO5Pa,保持時(shí)間為4s)，即得超級電容器電極。電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為658F/g。實(shí)施例六
I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. 006mol(2. 9104g)的 Bi (NO3) 3 ·5Η20 和 O. 004mol (I. 1642g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到100ml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在190°C下溶劑熱處理Ilh ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于50°C真空干燥12h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在290°C熱處理5h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為 Bia6Coa4O^2、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以70:15:5:10的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇，將混合物制成泥漿；再將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2. 5mg/cm2),隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 3mm厚的薄片(壓力為8X IO5Pa,保持時(shí)間為5s)，即得超級電容器電極。 電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為514F/g。實(shí)施例七
I、鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備
在磁力攪拌的條件下，將 O. 004mol(l. 9403g)的 Bi (NO3)3 ·5Η20 和 O. 008mol(2. 3284g)的Co(NO3)2 · 6H20溶解到IOOml DMF中；將溶液轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜中，在200°C下溶劑熱處理12h ;將溶劑熱產(chǎn)物采用砂芯過濾裝置(濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜)抽濾，并反復(fù)用無水乙醇和蒸餾水洗滌干凈后，于60°C真空干燥24h，得到前驅(qū)體鈷-鉍復(fù)合氧化物；將前驅(qū)體置于馬弗爐中，在300°C熱處理5h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，表達(dá)式為 Bia4C0aiAf2、超級電容器電極材料的制備
將上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以70:10:10:10的質(zhì)量比混合均勻；加入少量的無水乙醇,將混合物制成泥漿；再將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上(泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為2. 5mg/cm2),隨后在60°C下真空干燥24h ;然后將干燥的泡沫鎳集流體在壓片機(jī)上壓成O. 3mm厚的薄片(壓力為8X IO5Pa,保持時(shí)間為5s)，即得超級電容器電極。電極的比電容的測定以上述制備的鈷-鉍復(fù)合氧化物電極為工作電極、鉬網(wǎng)為對電極、Hg/HgO為參比電極組成三電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，電解液為6mol/L KOH溶液，電位窗口為-I. O疒O. 6V。在掃描速率為30mV/s時(shí)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，測得鈷-鉍復(fù)合氧化物材料電極的比電容為495F/g。
權(quán)利要求
1.一種鈷-鉍復(fù)合氧化物，其分子式為Bi2xCo(1_x)0 (2x+1)，其中，x=0. 2,0. 3,0. 4,0. 5，0. 6,0. 7,0. 8。
2.如權(quán)利要求I所述鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備方法，是將Bi(NO3) 3 5H20和Co (NO3)2 6H20溶解到DMF中，于16(T20(TC下處理l(Tl2h，抽濾，用無水乙醇和蒸餾水洗滌，抽濾產(chǎn)物于4(T60°C真空干燥12 24h，得到鈷-鉍復(fù)合氫氧化物前驅(qū)體；然后將前驅(qū)體于25(T30(TC熱處理4 5h，得到鈷-鉍復(fù)合氧化物。
3.如權(quán)利要求2所述鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于所述Bi(NO3)3 ^H2O與 Co (NO3) 2 6H20 的摩爾比為1:2、3:2、4:3、2:1、3:1、14:3、8:1。
4.如權(quán)利要求2所述鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于所述抽濾采用砂芯過濾裝置，且濾膜為孔徑45Mm的有機(jī)濾膜。
5.如權(quán)利要求I所述鈷_鉍復(fù)合氧化物在制作超級電容器電極材料中的應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求I所述鈷-鉍復(fù)合氧化物在制作超級電容器電極材料中的應(yīng)用，其特征在于將鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯以(7(T75):(10^15) : (5^10) : (5 10)的質(zhì)量比混合均勻，用無水乙醇調(diào)制成泥漿；然后將泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上，干燥后，壓制成厚度為0. 2^0. 3mm的薄片，即得超級電容器電極材料。
7.如權(quán)利要求6所述鈷-鉍復(fù)合氧化物在制作超級電容器電極材料中的應(yīng)用，其特征在于所述泥漿涂抹在泡沫鎳集流體上的量為H 5mg/cm2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鈷-鉍復(fù)合氧化物的制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用鈷和鉍的硝酸鹽，先采用溶劑熱法制備得到鈷-鉍氫氧化物前驅(qū)體，然后通過后續(xù)熱處理得到鈷-鉍復(fù)合氧化物，該復(fù)合材料的顆粒之間存在著許多介孔，這些孔道有利于電解質(zhì)離子的滲透，從而有助于其作為超級電容器電極材料更好的發(fā)揮電化學(xué)性能。大量實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的鈷-鉍復(fù)合氧化物研磨成粉末后與乙炔黑、導(dǎo)電石墨、聚四氟乙烯配合，制備的超級電容器電極材料具有較高的能量密度和較高的功率密度，顯示出良好的電化學(xué)性能。
文檔編號H01G9/042GK102969164SQ20121053788
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者胡中愛, 李曉婷, 賈鵬飛, 李志敏, 楊玉英, 吳紅英 申請人:西北師范大學(xué)