约15s，去除表面氧化膜。之后用去离子水清洗，最后室温风干待用。处理好的Ti片为工作电极，石墨棒为对电极，电解液为0.2vol%H20的乙二醇溶液。恒温水浴25°C下，在恒定电压60V下，将抛光过的钛片一次阳极氧化2h。一次阳极氧化结束后，将Ti片放在去离子水中超声移除氧化膜，随后在相同条件下进行二次氧化，氧化时间为2h。二次阳极氧化结束后，用去离子水冲洗，风干。
[0026]将阳极氧化的纳米管放在去离子水中浸泡72小时，温度25°C。
[0027]对Ti02薄膜进行退火处理，以5°C /min的升温速率升温，升温至150°C后保温2h，随后继续升温，升至450°C后保温3h，最后自然降温，得到晶态Ti02电极。
[0028]对晶态的Ti02电极进行循环伏安电化学掺杂处理。以Ti02电极为工作电极，石墨棒为对电极，饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系中，0.5M硫酸钠溶液为电解液，两电极间间距为4cm，循环伏安的电位范围为-2.2V?0V，扫描圈数10圈。
[0029]图3为通过浸泡法制备的Ti02电极的电镜照片。通过比较电镜照片，可以看出浸泡后的Ti02电极表面出现了许多纳米粒子，表面形貌变得粗糙，说明浸泡法可以极大的提高Ti02电极的比表面积。
[0030]图4是浸泡过的Ti02电极扫描速率为100mV/s的循环伏安曲线(CV)。与图2相t匕，Ti02电极的电流响应明显提高，CV曲线包围的面积明显增加。以0.5M硫酸钠溶液为电解液，0.05mA/cm2电流密度进行充放电测试，电位范围-0.3-0.6V，Ti02电极的比电容为
48.5mF/cm2。
[0031]实施例2
[0032]Ti片的尺寸、预处理和阳极氧化工艺等同实施例1，改变浸泡时间为150h。退火、循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为
49.7mF/cm2。
[0033]实施例3
[0034]Ti片的尺寸和预处理工艺等同实施例1，改变阳极氧化电压为40V，浸泡时间、退火和循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为41.8mF/cm2。
[0035]实施例4
[0036]Ti片的尺寸、预处理和阳极氧化工艺等同实施例1，浸泡时间、退火工艺等同实际例1，改变浸泡的溶液为0.01M的氟化铵，其它循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为50.9mF/cm2。
[0037]实施例5
[0038]Ti片的尺寸、预处理和阳极氧化工艺等同实施例1，改变浸泡时间为20h，温度70°C。退火和循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为43.5mF/cm2o
[0039]实施例6
[0040]Ti片的尺寸、预处理和阳极氧化工艺等同实施例1，浸泡时间、退火工艺等同实施例1，改变循环伏安法掺杂为100圈，电极间距为8cm，其它循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为45.4mF/cm2。
[0041]实施例7
[0042]Ti片的尺寸、预处理和阳极氧化工艺等同实施例1，浸泡时间、退火工艺等同实施例1，改变循环伏安法掺杂为3圈，电极间距为1cm，其它循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为41.4mF/cm2。
[0043]实施例8
[0044]Ti片的尺寸和预处理工艺等同实施例1，改变阳极氧化电压为80V，其它阳极氧化工艺等同实施例1，浸泡时间、温度、退火和循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为49.0mF/cm2。
[0045]实施例9
[0046]Ti片的尺寸、预处理和阳极氧化工艺等同实施例1，改变浸泡时间为48h，温度50°C。退火和循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为44.4mF/cm20
[0047]实施例10
[0048]Ti片的尺寸、预处理工艺和阳极氧化工艺等同实施例1，浸泡时间、退火工艺等同实施例1，改变循环伏安法掺杂为20圈，电极间距为2cm，其它循环伏安电化学掺杂处理工艺及恒流充放电测试等同实施例1。Ti02电极的比电容为46.2mF/cm2。
【主权项】
1.一种提高Ti02电极电容的方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、制备Ti02电极； 第二步、将制备好的Ti02电极放在去离子水或氟盐溶液中浸泡，浸泡时间为 20 ?150 h，温度 25? ?7(TC ； 第三步、对Ti02电极进行退火处理，得到晶态Ti02电极； 第四步、在以晶态Ti02电极为工作电极，石墨棒为对电极，饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系中，ο.5M硫酸钠溶液为电解液，进行循环伏安电化学掺杂处理，循环伏安的电位范围为-2.2V?0V，工作电极和对电极的两电极间距为1?8cm，扫描圈数3?100圈。2.根据权利要求1所述的提高Ti02电极电容的方法，其特征在于，第一步中所述的Ti02电极通过以下步骤制备:以钛片为阳极，石墨片为阴极，在0.5wt% NH4F和2vol% H20的乙二醇电解液中恒压一次阳极氧化2h，电极间距为3cm，阳极氧化电压为40?80V，用超声清洗器超声30min，移除氧化膜；相同条件下继续恒压二次阳极氧化2h，得到Ti02电极。3.根据权利要求1所述的提高Ti02电极电容的方法，其特征在于，第三步中所述的退火处理通过以下步骤实现:以5°C /min的升温速率升温，升温至150°C后保温2h，随后继续升温，升至450°C后保温3h，最后自然降温。
【专利摘要】本发明公开了一种提高TiO2电极电容的方法。室温下，将制备好的TiO2电极放在去离子水或氟盐溶液中浸泡一定时间，然后退火并进行电化学还原处理。这种方法无需特殊设备，通过浸泡增大电极的比表面积，促进电解液的流动浸润和离子的传导性能，再通过电场驱动溶液中H+离子，直接在TiO2电极中引入缺陷和掺杂，从而提高TiO2电极的电极导电性和电容。本发明通过浸泡TiO2电极使其电容性能大幅提高，从而更好地应用于电化学储能领域。
【IPC分类】H01G11/86
【公开号】CN105448539
【申请号】CN201410413665
【发明人】张驰, 刘玉婷, 宋晔, 朱绪飞
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月20日