The invention discloses a nitrogen doped carbon nanotube / four oxidized three cobalt composite aerogel, which modifier polypyrrole aerogels by self polymerization of dopamine, and effectively adsorb cobalt ions with amino and hydroxyl groups of polydopamine, and fully compounded polypyrrole aerogels and ZIF 67, and then calcined at high temperature. The present invention realizes the effective combination of polypyrrole nanotube aerogels and ZIF - 67 by adsorbing cobalt ions through the effective coordination of amino and hydroxyl groups of polydopamine, and then high temperature roasting to realize the nitrogen doping of carbon nanotubes. The three-dimensional structure of the composite aerogels can effectively disperse the four oxide three cobalt nanoparticles, and the nitrogen doped carbon nanotubes / four oxidation three Co composite aerogels effectively utilize gas coagulation. The porous structure of the adhesive can effectively combine the double layer capacitance of nitrogen-doped carbon nanotubes with the pseudocapacitance of cobalt trioxide, which is conducive to the transmission of electrons or ions. It is an ideal electrode material for supercapacitors.
【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶及其制备方法和应用
本专利技术属于气凝胶材料、超级电容器电极材料领域,具体涉及一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、比容量大等优点,是一类优于传统电容器和普通电池的新型储能器件,在电子产品、电动汽车、铁路和航空航天等领域具有广泛应用。理想的超级电容器电极材料应具备高比表面积,丰富且分布均匀的孔结构,高导电性能,良好的溶液浸润性,从而能保证足够的电荷存储空间,以利于电解液离子的快速输运,促进电解质扩散,以提升比电容、倍率性能和长期使用稳定性。目前,能较为有效改善超级电容器性能的方法是通过提高超级电容器电极材料的电导率和比表面积。最近,具有三维结构的纳米材料,由于其丰富的多层次多孔结构,有效促进电解质的传递、电极材料里载流子的传输,缩短离子或电子的扩散距离,可以满足超级电容器电极材料的要求。导电高分子凝胶是一类被广泛报道的新型超级电容器电极材料,但是导电高分子在充放电过程中受力不均,导电高分子的高分子链骨架在可逆的掺杂/脱掺杂过程中存在一定程度的体积膨胀与收缩,会影响超级电容器的长期循环使用寿命。因此,对导电高分子凝胶进一步复合改性,改善其长期循环充放电过程中的稳定性,具有重要的研究和应用意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足,提供一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶;通过多巴胺的自聚合对聚吡咯气凝胶进行改性,并利用聚多巴胺的氨基与羟基有效吸附钴离子,实现聚吡咯气凝胶与ZIF-67的充分复合,然后进行高温焙烧,实现碳纳米 ...
【技术保护点】
1.一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶,它通过将聚吡咯气凝胶浸渍于多巴胺溶液中进行聚合改性,然后将改性后的聚吡咯气凝胶依次、反复浸渍于钴盐有机溶液和2‑甲基咪唑有机溶液中,得聚吡咯/ZIF‑67复合气凝胶;最后在保护气氛下进行焙烧,得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶,它通过将聚吡咯气凝胶浸渍于多巴胺溶液中进行聚合改性,然后将改性后的聚吡咯气凝胶依次、反复浸渍于钴盐有机溶液和2-甲基咪唑有机溶液中,得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶;最后在保护气氛下进行焙烧,得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶。2.一种权利要求1所述氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将聚吡咯气凝胶浸渍于多巴胺溶液中,调节所得混合液的pH值至8.0~9.0,对聚吡咯气凝胶进行聚合改性;2)将经步骤1)改性后的聚吡咯气凝胶依次置于硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液中进行浸泡处理,重复上述浸泡步骤,将所得产物进行洗涤、干燥,得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶;3)将所得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶在保护气氛下进行焙烧,得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶。3.根据权利要求2所述的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员:李亮,刘金鑫,刘玉兰,黄华波,熊丽君,
申请(专利权)人:武汉工程大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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