超級(jí)電容器電極材料的制作方法
【專利說明】一種Ag摻雜β-Οο(ΟΗ) 2超級(jí)電容器電極材料
[0001]本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容器電極材料的制備方法，具體涉及一種Ag摻雜β -Co (0H) 2微米花的水熱制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于超級(jí)電容器具有快速的充放電特性、較高的功率密度以及很長(zhǎng)的循環(huán)周期，因此它被認(rèn)為是最佳儲(chǔ)能方案的選擇之一。雖然金屬氧化物Ru02作為超級(jí)電容器電極材料具有能量密度高，功率特性好等特點(diǎn)，但是其發(fā)展受到價(jià)格昂貴以及環(huán)境污染的限制。鈷類材料具有資源豐富、環(huán)境友好、價(jià)格較便宜、適用于中性電解液和電位窗口較寬等特點(diǎn)，但鈷自身導(dǎo)電性較差。而本發(fā)明通過水熱法制備得到Ag摻雜Co (0H) 2的微米花，通過貴金屬銀的加入，大大的提高了材料的導(dǎo)電性能，是代替貴金屬氧化物的優(yōu)異電極材料。
[0003]常用的摻雜貴金屬的方法很多，主要包括離子交換法、電沉積法、共沉淀法等。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)花狀結(jié)構(gòu)的比表面積會(huì)比塊狀、盤狀大很多，將極大地改善電極材料的性能。本實(shí)驗(yàn)提供一種成本較低的水熱合成制備Ag摻雜β -Co (OH) 2微米花的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)易的、環(huán)境友好的水熱法制備尺寸可控的Ag摻雜β-Co (0!1)2微米花。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]1)按照一定的比例在去離子水中加入AgNO# CoCl 2'6H20，在室溫下攪拌30min。
[0007]2)向步驟1)配制好的溶液中加入檸檬酸鈉，再加入NaOH。
[0008]3)將步驟2)中的溶液轉(zhuǎn)移到容量為100 ml的聚四氟乙烯(PEFE)反應(yīng)釜中，并將反應(yīng)釜放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C下加熱10 h后自然冷卻到室溫。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜底部會(huì)有灰黑色的沉淀物。
[0009]4)將步驟3)中的沉淀物收集起來，通過去離子水和乙醇的多次離心洗滌，得到較為純凈的黑色產(chǎn)物。
[0010]5)將步驟4)中的產(chǎn)物放入真空烘箱中在40°C下烘干，就獲得了黑色的氫氧化鈷復(fù)合材料。
【附圖說明】
[0011]圖1為實(shí)施例123中Ag不同摻雜比例的樣品XRD圖譜。
[0012]圖2 為 Ag 不同摻雜比例的樣品 SEM 圖譜:(a) d=0, (b)d=l, (c) d=2, (d)d=3。
[0013]圖3為實(shí)施例1中樣品(a) -(b)對(duì)應(yīng)不同掃描倍率的SEM圖。
[0014]圖4為微米花的循環(huán)伏安法曲線:(a) Co(0H)2，(b) Ag/Co (0H)2O
[0015]圖5為Ag/Co (OH) 2復(fù)合材料的N 2吸脫附等溫線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0017]實(shí)施例1。
[0018]按照d (d= AgN03:CoCl 2 6H20)為1:1的比例在50ml去離子水中進(jìn)行配比，在室溫下攪拌30min，然后加入16.5mmol的朽1檬酸鈉，最后再加入32mmol的NaOH，此時(shí)溶液的顏色會(huì)變成棕褐色。然后，將50ml的溶液轉(zhuǎn)移到容量為100 ml的聚四氟乙烯(PEFE)反應(yīng)釜中，并將反應(yīng)釜放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C下加熱10 h后自然冷卻到室溫。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜底部會(huì)有灰黑色的沉淀物。將此沉淀物收集起來，通過去離子水和乙醇的多次離心洗滌，得到較為純凈的黑色產(chǎn)物。最后將產(chǎn)物放入真空烘箱中在40°C下烘干，就獲得了黑色的氫氧化鈷復(fù)合材料。其尺寸均勻，形貌單一，直徑在2 μ m左右，復(fù)合物表面有裂縫的生成，這有利于電解液的擴(kuò)散，從而提高材料的比電容。其XRD圖譜如圖3 (a)所示，其不同倍率的掃描電鏡圖如圖3 (b)所示。單個(gè)微米花的X射線能譜元素圖像如圖4所示。
[0019]實(shí)施例2。
[0020]此實(shí)施方法中，按照d (d= AgN03:CoCl 2 6H20)為2:1的比例在50ml去離子水中進(jìn)行配比，其余條件與實(shí)施例1相同。
[0021]實(shí)施例3。
[0022]此實(shí)施方法中，按照d (d= AgN03:CoCl 2 6H20)為3:1的比例在50ml去離子水中進(jìn)行配比，其余條件與實(shí)施例1相同。
[0023]實(shí)施例1、2、3的XRD對(duì)比圖譜如圖1所示，其中黑色標(biāo)注的(001)、( 100 )晶面對(duì)應(yīng)于Co (0H)2，紅色標(biāo)注的(111)、(200)、(220)、(311)、(222)晶面對(duì)應(yīng)于Ag。由此可見，這里的產(chǎn)物為Ag和Co (0H) 2的復(fù)合物。同時(shí)，隨著加入的AgNO 3比重的增加，Ag所對(duì)應(yīng)的衍射峰強(qiáng)度越來越大，說明復(fù)合材料中銀所占的比例隨之變大。
[0024]實(shí)施例1、2、3與未摻雜Ag樣品的SEM圖像如圖2所示，隨著d值的增加，花瓣的直徑有增大的趨勢(shì)。圖(b)(實(shí)施例1)所示，d=l時(shí)花狀結(jié)構(gòu)緊湊，沒有出現(xiàn)其他結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。而且，d=l時(shí)花狀結(jié)構(gòu)與其它條件下有所不同，它并不是由片狀結(jié)構(gòu)團(tuán)聚而成的。圖(c)(實(shí)施例2)和(d)(實(shí)施例3)不僅顯示出大量納米顆粒的出現(xiàn)，而且花狀結(jié)構(gòu)尺寸逐漸變大。并且，我們發(fā)現(xiàn)此時(shí)的花狀結(jié)構(gòu)是由一層層的片狀相互交疊而成。
[0025]Ag摻雜Co (0H) 2復(fù)合材料與未摻雜Co (0H) 2作為電極材料在5mV/s掃描速度下的循環(huán)伏安圖如圖5所示。通過公式計(jì)算出Co(0H)2、Ag/Co(0H)^電極的比容量分別為20.1和228 F/go說明摻雜Ag能有效的提高材料的電化學(xué)性能。
[0026]Ag/Co (0H) 2復(fù)合材料的N 2吸脫附等溫線，由于復(fù)合物表面存在裂縫，所以圖中滯回線表明材料呈現(xiàn)多孔性固體的吸附特征，說明材料具有較大比表面積，從而具有較大的比電容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Ag摻雜β -Co (OH) 2超級(jí)電容器電極材料，具體為:按照一定的比例在去離子水中加入4@1'103與CoCl 2、6H20配制溶液，在室溫下攪拌30min，然后加入梓檬酸鈉，最后再加入NaOH，此時(shí)溶液的顏色會(huì)變成棕褐色；然后，將溶液轉(zhuǎn)移到容量為100 ml的聚四氟乙烯(PEFE)反應(yīng)釜中，并將反應(yīng)釜放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C下加熱10 h后自然冷卻到室溫；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜底部會(huì)有灰黑色的沉淀物；將此沉淀物收集起來，通過去離子水和乙醇的多次離心洗滌，得到較為純凈的黑色產(chǎn)物；最后將產(chǎn)物放入真空烘箱中在40°C下烘干，得到黑色的氫氧化鈷復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1)所述方法制備的Ag摻雜β -Co (0H) 2微米花，其AgNO 3與CoCl 2.6H20配比為 1:1、2:1、3:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1)所述方法制備的Ag摻雜β -Co (0H) 2微米花，尺寸均勻，形貌單一，直徑在2 μ m左右，復(fù)合物表面有裂縫的生成。4.根據(jù)權(quán)利要求1)所述方法制備的Ag摻雜β -Co (0H) 2微米花，呈現(xiàn)多孔性固體的吸附特征，具有較大比表面積。5.根據(jù)權(quán)利要求1)所述方法制備的Ag摻雜i3-C〇(OH)2微米花，作為電極材料，其比容量達(dá)到228 F/g。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ag摻雜β-Co(OH)2超級(jí)電容器電極材料。該材料制作方法成本較低，工藝簡(jiǎn)單，通過摻雜貴金屬Ag，大大的提高了材料的導(dǎo)電性能，所得產(chǎn)物尺寸均勻，形貌單一，直徑在2μm左右，復(fù)合物表面有裂縫的生成，這有利于電解液的擴(kuò)散，從而提高材料的比電容，同時(shí)產(chǎn)物具有較大的比表面積，使其作為電極材料時(shí)具有良好的電化學(xué)性能。本發(fā)明Ag摻雜β-Co(OH)2微米花作為電極材料應(yīng)用于超級(jí)電容器中，可令其具有良好的穩(wěn)定性與優(yōu)異的電容量。
【IPC分類】H01G11/24, H01G11/30, H01G11/86
【公開號(hào)】CN105321732
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510813517
【發(fā)明人】潘冠軍, 孫敏, 蔡云鵬, 唐少春, 孟祥康
【申請(qǐng)人】海安南京大學(xué)高新技術(shù)研究院
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年11月23日