一种应用于超级电容器电极的核壳多孔纳米碳材料的制作方法_2

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明而不用于限制本发明的范围。
[0037]核壳多孔纳米碳材料实施例1
[0038]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.05 μπι,孔径为50nm,比表面积为300m2/g),芯部为1层的碳纳米管(比表面积为250m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为300m2/g。
[0039]核壳多孔纳米碳材料实施例2
[0040]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.Ιμπι,孔径为40nm,比表面积为500m2/g),芯部为2层堆叠的碳纳米管(比表面积为150m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为500m2/g。
[0041]核壳多孔纳米碳材料实施例3
[0042]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.3 μπι,孔径为35nm,比表面积为700m2/g),芯部为3层堆叠的碳纳米管(比表面积为400m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为800m2/g。
[0043]核壳多孔纳米碳材料实施例4
[0044]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为1 ym,孔径为lnm,比表面积为2500m2/g),芯部为20层堆叠的碳纳米管(比表面积为1000m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为2500m2/g。
[0045]核壳多孔纳米碳材料实施例5
[0046]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.5 μπι,孔径为20nm,比表面积为1500m2/g),芯部为10层堆叠的碳纳米管(比表面积为800m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为1300m2/g。
[0047]核壳多孔纳米碳材料实施例6
[0048]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.6 μπι,孔径为25nm,比表面积为2000m2/g),芯部为13层堆叠的碳纳米管(比表面积为1100m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为1500m2/g。
[0049]核壳多孔纳米碳材料实施例7
[0050]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.08 μπι,孔径为7nm,比表面积为800m2/g),芯部为17层堆叠的碳纳米管(比表面积为1300m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为1800m2/g。
[0051]核壳多孔纳米碳材料实施例8
[0052]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.15 μπι,孔径为13nm,比表面积为2200m2/g),芯部为15层堆叠的碳纳米管(比表面积为800m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为1600m2/g。
[0053]核壳多孔纳米碳材料实施例9
[0054]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.33 μπι,孔径为19nm,比表面积为1600m2/g),芯部为12层堆叠的碳纳米管(比表面积为700m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为1350m2/g。
[0055]核壳多孔纳米碳材料实施例10
[0056]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.68 μπι,孔径为25nm,比表面积为1200m2/g),芯部为16层堆叠的碳纳米管(比表面积为600m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为2000m2/g。
[0057]核壳多孔纳米碳材料实施例11
[0058]本实施例中,核壳多孔纳米碳材料为以碳纳米管为芯部,并在芯部外层均匀包覆有纳米级多孔碳层(厚度为0.84 μπι,孔径为36nm,比表面积为1750m2/g),芯部为19层堆叠的碳纳米管(比表面积为1250m2/g),核壳多孔纳米碳材料的比表面积为2300m2/g。
[0059]包括而不限于以上核壳多孔纳米碳材料实施例所列举的核壳多孔纳米碳材料均可以通过包括而不限于下述核壳多孔纳米碳材料的制备实施例所列举的技术方案制备得至IJ,而不超出本发明所要求的范围。
[0060]核壳多孔纳米碳材料的制备实施例1
[0061]将聚乙烯醇溶于二甲苯中,形成浓度为0.3mol/L的溶液。将比表面积为1300m2/g的单壁碳纳米管通过超声分散分散于二甲苯中形成浓度为0.3wt%的分散液。
[0062]将上述两种溶液混合,在60°C下,搅拌10小时,使聚乙烯醇在碳纳米管表面均匀包覆。后通过过滤将产物滤出,用乙醇滤洗多次,使用冻干机在真空条件下干燥,干燥时间24h,获得碳纳米管为轴,聚乙烯醇为外壳的核壳结构。
[0063]将产物置于lmol/L的硫酸溶液中,于120°C处理6小时,完成聚乙烯醇的碳化过程。后滤洗、干燥,获得碳纳米管为轴,无定型碳为外壳的纯碳核壳结构。
[0064]将该纯碳核壳结构与Κ0Η以1:1的比例混合(质量比),后于500°C处理6小时进行造孔处理。冷却后,用盐酸进行中和,并用去离子水滤洗,在110°c下干燥12小时。经检测,本步骤获得的纳米级多孔碳层的层厚度为0.05 μπι,多孔的直径分布为l_50nm。
[0065]该核壳多孔纳米碳材料的比表面积为2500m2/g。该材料在有机电解液中的比容量为250F/g (恒流充放电电流密度为0.5A/g),或180F/g (恒流充放电电流密度为5A/g)。
[0066]核壳多孔纳米碳材料的制备实施例2
[0067]将聚乙烯醇溶于二甲苯中,形成浓度为0.0Olmol/L的溶液。将比表面积为1300m2/g的单壁碳纳米管通过超声分散分散于二甲苯中形成浓度为0.01wt%的分散液。
[0068]将上述两种溶液混合,在80°C下,搅拌9.5小时,使聚乙烯醇在碳纳米管表面均匀包覆。后通过过滤将产物滤出,用乙醇滤洗多次,使用冻干机在真空条件下干燥,干燥时间27h,获得碳纳米管为轴,聚乙烯醇为外壳的核壳结构。
[0069]将产物置于0.lmol/L的硫酸溶液中,于77°C处理4.6小时,完成聚乙烯醇的碳化过程。后滤洗、干燥,获得碳纳米管为轴,无定型碳为外壳的纯碳核壳结构。
[0070]将该纯碳核壳结构与Κ0Η以1:2的比例混合(质量比),后于570°C处理6.8小时进行造孔处理。冷却后,用盐酸进行中和,并用去离子水滤洗,在100°c下干燥13小时。经检测,本步骤获得的纳米级多孔碳层的层厚度为0.05 μπι,多孔的直径分布为l_50nm。
[0071]该核壳多孔纳米碳材料的比表面积为2500m2/g。该材料在有机电解液中的比容量为250F/g (恒流充放电电流密度为0.5A/g),或180F/g (恒流充放电电流密度为5A/g)。
[0072]核壳多孔纳米碳材料的制备实施例3
[0073]将聚乙烯醇溶于二甲苯中,形成浓度为0.008mol/L的溶液。将比表面积为1300m2/g的单壁碳纳米管通过超声分散分散于二甲苯中形成浓度为0.08wt%的分散液。
[0074]将上述两种溶液混合,在73°C下,搅拌9小时,使聚乙烯醇在碳纳米管表面均匀包覆。后通过过滤将产物滤出,用乙醇滤洗多次,使用冻干机在真空条件下干燥,干燥时间32h,获得碳纳米管为轴,聚乙烯醇为外壳的核壳结构。
[0075]将产物置于0.3mol/L的硫酸溶液中,于110°C处理5.5小时,完成聚乙烯醇的碳化过程。后滤洗、干燥,获得碳纳米管为轴,无定型碳为外壳的纯碳核壳结构。
[0076]将该纯碳核壳结构与Κ0Η以1:3的比例混合(质量比),后于520°C处理5.5小时进行造孔处理。冷却后,用盐酸进行中和,并用去离子水滤洗,在90°C下干燥14小时。经检测,本步骤获得的纳米级多孔碳层的层厚度为1 μπι,多孔的直径分布为l-50nm。
[0077]该核壳多孔纳米碳材料的比表面积为300m2/g。该材料在有机电解液中的比容量为120F/g (恒流充放电电流密度为0.5A/g),或70F/g (恒流充放电电流密度为5A/g)。
[0078]核壳多孔纳米碳材料的制备实施例4
[0079]将聚乙烯醇溶于二甲苯中,形成浓度为0.01mol/L的溶液。将比表面积为1300m2/g的单壁碳纳米管通过超声分散分散于二甲苯中形成浓度为1.01wt%的分散液。
[0080]将上述两种溶液混合,在95°C下,搅拌8.5小时,使聚乙烯醇在碳纳米管表面均匀包覆。后通过过滤将产物滤出,用
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