超级电容器电极材料的制作方法
【专利说明】一种Ag掺杂β-Οο(ΟΗ) 2超级电容器电极材料
[0001]本发明涉及一种超级电容器电极材料的制备方法，具体涉及一种Ag掺杂β -Co (0H) 2微米花的水热制备方法。
【背景技术】
[0002]由于超级电容器具有快速的充放电特性、较高的功率密度以及很长的循环周期，因此它被认为是最佳储能方案的选择之一。虽然金属氧化物Ru02作为超级电容器电极材料具有能量密度高，功率特性好等特点，但是其发展受到价格昂贵以及环境污染的限制。钴类材料具有资源丰富、环境友好、价格较便宜、适用于中性电解液和电位窗口较宽等特点，但钴自身导电性较差。而本发明通过水热法制备得到Ag掺杂Co (0H) 2的微米花，通过贵金属银的加入，大大的提高了材料的导电性能，是代替贵金属氧化物的优异电极材料。
[0003]常用的掺杂贵金属的方法很多，主要包括离子交换法、电沉积法、共沉淀法等。实验发现花状结构的比表面积会比块状、盘状大很多，将极大地改善电极材料的性能。本实验提供一种成本较低的水热合成制备Ag掺杂β -Co (OH) 2微米花的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种简易的、环境友好的水热法制备尺寸可控的Ag掺杂β-Co (0!1)2微米花。
[0005]本发明通过以下技术方案实现。
[0006]1)按照一定的比例在去离子水中加入AgNO# CoCl 2'6H20，在室温下搅拌30min。
[0007]2)向步骤1)配制好的溶液中加入柠檬酸钠，再加入NaOH。
[0008]3)将步骤2)中的溶液转移到容量为100 ml的聚四氟乙烯(PEFE)反应釜中，并将反应釜放入恒温鼓风干燥箱中，在105°C下加热10 h后自然冷却到室温。反应结束后，反应釜底部会有灰黑色的沉淀物。
[0009]4)将步骤3)中的沉淀物收集起来，通过去离子水和乙醇的多次离心洗涤，得到较为纯净的黑色产物。
[0010]5)将步骤4)中的产物放入真空烘箱中在40°C下烘干，就获得了黑色的氢氧化钴复合材料。
【附图说明】
[0011]图1为实施例123中Ag不同掺杂比例的样品XRD图谱。
[0012]图2 为 Ag 不同掺杂比例的样品 SEM 图谱:(a) d=0, (b)d=l, (c) d=2, (d)d=3。
[0013]图3为实施例1中样品(a) -(b)对应不同扫描倍率的SEM图。
[0014]图4为微米花的循环伏安法曲线:(a) Co(0H)2，(b) Ag/Co (0H)2O
[0015]图5为Ag/Co (OH) 2复合材料的N 2吸脱附等温线。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0017]实施例1。
[0018]按照d (d= AgN03:CoCl 2 6H20)为1:1的比例在50ml去离子水中进行配比，在室温下搅拌30min，然后加入16.5mmol的朽1檬酸钠，最后再加入32mmol的NaOH，此时溶液的颜色会变成棕褐色。然后，将50ml的溶液转移到容量为100 ml的聚四氟乙烯(PEFE)反应釜中，并将反应釜放入恒温鼓风干燥箱中，在105°C下加热10 h后自然冷却到室温。反应结束后，反应釜底部会有灰黑色的沉淀物。将此沉淀物收集起来，通过去离子水和乙醇的多次离心洗涤，得到较为纯净的黑色产物。最后将产物放入真空烘箱中在40°C下烘干，就获得了黑色的氢氧化钴复合材料。其尺寸均匀，形貌单一，直径在2 μ m左右，复合物表面有裂缝的生成，这有利于电解液的扩散，从而提高材料的比电容。其XRD图谱如图3 (a)所示，其不同倍率的扫描电镜图如图3 (b)所示。单个微米花的X射线能谱元素图像如图4所示。
[0019]实施例2。
[0020]此实施方法中，按照d (d= AgN03:CoCl 2 6H20)为2:1的比例在50ml去离子水中进行配比，其余条件与实施例1相同。
[0021]实施例3。
[0022]此实施方法中，按照d (d= AgN03:CoCl 2 6H20)为3:1的比例在50ml去离子水中进行配比，其余条件与实施例1相同。
[0023]实施例1、2、3的XRD对比图谱如图1所示，其中黑色标注的(001)、( 100 )晶面对应于Co (0H)2，红色标注的(111)、(200)、(220)、(311)、(222)晶面对应于Ag。由此可见，这里的产物为Ag和Co (0H) 2的复合物。同时，随着加入的AgNO 3比重的增加，Ag所对应的衍射峰强度越来越大，说明复合材料中银所占的比例随之变大。
[0024]实施例1、2、3与未掺杂Ag样品的SEM图像如图2所示，随着d值的增加，花瓣的直径有增大的趋势。图(b)(实施例1)所示，d=l时花状结构紧凑，没有出现其他结构的产物。而且，d=l时花状结构与其它条件下有所不同，它并不是由片状结构团聚而成的。图(c)(实施例2)和(d)(实施例3)不仅显示出大量纳米颗粒的出现，而且花状结构尺寸逐渐变大。并且，我们发现此时的花状结构是由一层层的片状相互交叠而成。
[0025]Ag掺杂Co (0H) 2复合材料与未掺杂Co (0H) 2作为电极材料在5mV/s扫描速度下的循环伏安图如图5所示。通过公式计算出Co(0H)2、Ag/Co(0H)^电极的比容量分别为20.1和228 F/go说明掺杂Ag能有效的提高材料的电化学性能。
[0026]Ag/Co (0H) 2复合材料的N 2吸脱附等温线，由于复合物表面存在裂缝，所以图中滞回线表明材料呈现多孔性固体的吸附特征，说明材料具有较大比表面积，从而具有较大的比电容。
【主权项】
1.一种Ag掺杂β -Co (OH) 2超级电容器电极材料，具体为:按照一定的比例在去离子水中加入4@1'103与CoCl 2、6H20配制溶液，在室温下搅拌30min，然后加入梓檬酸钠，最后再加入NaOH，此时溶液的颜色会变成棕褐色；然后，将溶液转移到容量为100 ml的聚四氟乙烯(PEFE)反应釜中，并将反应釜放入恒温鼓风干燥箱中，在105°C下加热10 h后自然冷却到室温；反应结束后，反应釜底部会有灰黑色的沉淀物；将此沉淀物收集起来，通过去离子水和乙醇的多次离心洗涤，得到较为纯净的黑色产物；最后将产物放入真空烘箱中在40°C下烘干，得到黑色的氢氧化钴复合材料。2.根据权利要求1)所述方法制备的Ag掺杂β -Co (0H) 2微米花，其AgNO 3与CoCl 2.6H20配比为 1:1、2:1、3:1。3.根据权利要求1)所述方法制备的Ag掺杂β -Co (0H) 2微米花，尺寸均匀，形貌单一，直径在2 μ m左右，复合物表面有裂缝的生成。4.根据权利要求1)所述方法制备的Ag掺杂β -Co (0H) 2微米花，呈现多孔性固体的吸附特征，具有较大比表面积。5.根据权利要求1)所述方法制备的Ag掺杂i3-C〇(OH)2微米花，作为电极材料，其比容量达到228 F/g。
【专利摘要】本发明公开了一种Ag掺杂β-Co(OH)2超级电容器电极材料。该材料制作方法成本较低，工艺简单，通过掺杂贵金属Ag，大大的提高了材料的导电性能，所得产物尺寸均匀，形貌单一，直径在2μm左右，复合物表面有裂缝的生成，这有利于电解液的扩散，从而提高材料的比电容，同时产物具有较大的比表面积，使其作为电极材料时具有良好的电化学性能。本发明Ag掺杂β-Co(OH)2微米花作为电极材料应用于超级电容器中，可令其具有良好的稳定性与优异的电容量。
【IPC分类】H01G11/24, H01G11/30, H01G11/86
【公开号】CN105321732
【申请号】CN201510813517
【发明人】潘冠军, 孙敏, 蔡云鹏, 唐少春, 孟祥康
【申请人】海安南京大学高新技术研究院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月23日