The invention relates to a preparation method of a manganese dioxide/carbon nanotube composite electrode material, belonging to the technical field of energy storage materials and devices. The invention mainly adopts the method of thermal decomposition of manganese acetylacetone to compound manganese dioxide nanoparticles on the surface of carbon nanotubes, the preparation process is simple, the reaction process is controllable, and the manganese dioxide nanoparticles are prepared by thermal decomposition reaction of manganese acetylacetone, while the high temperature heat treatment process is beneficial to the conductivity of carbon nanotubes. In addition, manganese dioxide nanoparticles / carbon nanotubes composite electrode materials were directly grown on the surface of copper substrate. copper substrate can be used as a collector of composite electrode materials. self-supporting electrode avoids the use of binder and conductive agent, and improves the conductivity of composite electrode materials. The prepared manganese dioxide/carbon nanotube composite electrode material has good electrochemical reversibility, high specific capacity and excellent cycling performance.
【技术实现步骤摘要】
一种二氧化锰/碳纳米管复合电极材料的制备方法
本专利技术具体涉及一种定向碳纳米管与二氧化锰纳米颗粒复合的高性能超级电容器电极材料的制备方法,属于储能材料和器件
技术介绍
超级电容器是一种介于传统电容器和化学电池之间的新兴储能器件,它比传统电容器具有更高的能量密度,比电池具有更高的功率密度,且具有循环寿命长、工作温度范围宽和环境友好等优点,在移动通讯、信息技术、电动汽车以及国防工业等领域有着广阔的应用前景。超级电容器电极材料主要包括碳材料、导电聚合物、金属氧化物和硫化物等。碳纳米管是一种由sp2碳原子面卷曲而成的一维管状纳米材料,由于具有优异的机械性能、高的电导率高,超高的比表面和良好的化学稳定性,作为超级电容器电极材料被广泛应用。但是,碳纳米管作为双电层电极材料比容量相对较低(约为40F/g)。MnO2作为赝电容电极材料储量丰富、价格低廉,特别是具有高的理论比容量(1230F/g)和宽电化学工作窗口等优点,使其成为一种极具应用前景的电极材料。但是,MnO2是一种半导体材料,高的内阻极大降低了其电化学氧化还原的转换效率,制约了电化学性能的提高。基于碳纳米管和MnO2材料各自的优点,将两种不同储能机理的材料有效复合,实现各组分性能的协同作用,发展高比容量、高电导率和高化学稳定性的超级电容器复合电极材料具有重要意义。目前,利用水热法、化学沉淀法和溶胶凝胶法制备二氧化锰/碳纳米管复合材料的方法已有报道。但是未见到利用热分解金属有机盐方法制备二氧化锰/碳纳米管复合材料的报道。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种二氧化锰/碳纳米管复合电极材料的 ...
【技术保护点】
1.一种二氧化锰/碳纳米管复合电极材料的制备方法,其特征在于:所述方法步骤如下:(1)铜箔表面生长石墨烯先将铜箔放入磷酸溶液中进行阳极化处理,并用无水乙醇和去离子水进行超声清洗,再将清洗后的铜箔置于石英管式炉中;待管式炉中的真空抽至15mTorr以下时,将管式炉升温至900℃~1100℃,随后先通入H2对铜箔进行热处理,再通入10sccm的CH4在铜箔上生长石墨烯5min~15min,且石墨烯生长气压为20Torr~350Torr;(2)碳纳米管生长采用电子束蒸发法先后依次在铜箔上生长的石墨烯表面沉积铁催化剂层、三氧化二铝缓冲层,再采用水辅助的化学气相法生长碳纳米管;(3)二氧化锰/碳纳米管的合成将乙酰丙酮锰溶于乙二醇中,配制浓度为5mg/mL~20mg/mL的乙酰丙酮锰盐溶液;将铜箔上生长的碳纳米管完全浸入到乙酰丙酮锰盐溶液中,浸泡10h~24h后,取出并置于真空条件下干燥,再放入石英管式炉中,加热至350℃~450℃,保温10s~10min,在铜箔上形成二氧化锰/碳纳米管复合电极材料。
【技术特征摘要】
1.一种二氧化锰/碳纳米管复合电极材料的制备方法,其特征在于:所述方法步骤如下:(1)铜箔表面生长石墨烯先将铜箔放入磷酸溶液中进行阳极化处理,并用无水乙醇和去离子水进行超声清洗,再将清洗后的铜箔置于石英管式炉中;待管式炉中的真空抽至15mTorr以下时,将管式炉升温至900℃~1100℃,随后先通入H2对铜箔进行热处理,再通入10sccm的CH4在铜箔上生长石墨烯5min~15min,且石墨烯生长气压为20Torr~350Torr;(2)碳纳米管生长采用电子束蒸发法先后依次在铜箔上生长的石墨烯表面沉积铁催化剂层、三氧化二铝缓冲层,再采用水辅助的化学气相法生长碳纳米管;(3)二氧化锰/碳纳米管的合成将乙酰丙酮锰溶于乙二醇中,配制浓...
【专利技术属性】
技术研发人员:姜金龙,毕田甜,房华清,何星星,
申请(专利权)人:兰州理工大学,
类型:发明
国别省市:甘肃,62
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