一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜盐溶液逐滴加入到钼酸盐溶液中，铜盐和钼酸盐的摩尔比为1:1；(2)将步骤(1)得到的混合体系调节pH为6，并将上述混合体系转移到反应釜中，磁力搅拌，超声使其分散均匀，在50～110℃下保温1～12小时；(3)反应结束，冷却至室温，将样品进行离心，洗涤，干燥，收集得到表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球。与现有技术相比，本发明专利技术工艺简单，制备条件通用，产物形貌稳定，纯度高，且产物处理简单，适合中等规模工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机纳米材料
，尤其是涉及一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法。
技术介绍
传统的超级电容器多以碳材料作为电极，碳材料由于具有极好的导电性和大的表面积，是一种非常好的超级电容材料。但是碳材料也有局限性，传统碳材料的电容量并不是非常高，这就限制了它的进一步开发。相比之下，过渡金属氧化物或者氢氧化物具有更高的赝电容，如果可以克服其导电性差等缺点，有望提高超级电容器的使用价值。碱式钼酸铜，又被称为钼铜矿。其作为过渡金属氢氧化物的一员，具有非常高的赝电容，而其自身天然的层状结构又可以提供较大的吸附表面，所以以它作为超级电容器材料使用，可以获得较高的比电容量。钼铜矿应用于超级电容器有一定的理论基础，超级电容器从储能机理上面分的话分为双层电容器和赝电容器，超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。双电层型超级电容器，多为多孔碳材料，该材料的多孔结构允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积，这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。赝电容型超级电容器，包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。碱式钼酸铜是一种双金属氧化物，具有变价的能力，完全符合理论基础。另外，它的层状结构有利于电解质的进出，加速了充放电的速度，因此理论上具有良好的电性质。目前，以人工手段合成这种天然矿物并未有大范围报道，本专利利用易得的原料和温和的反应条件完成了钼铜矿的制备，并得到了新奇的形貌，包括表面纳米晶须结构的微球，苍耳状和层状。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜盐溶液逐滴加入到钼酸盐溶液中，铜盐和钼酸盐的摩尔比为1:1；(2)将步骤(1)得到的混合体系调节pH为4～9，并将上述混合体系转移到反应釜中，磁力搅拌，超声使其分散均匀，在50～110℃下保温1～12小时；(3)反应结束，冷却至室温，将样品进行离心，洗涤，干燥(对形貌无影响)，收集得到表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球。所述的铜盐溶液与钼酸盐溶液的溶剂均为去离子水。所述的钼酸盐为钼酸钠，其浓度为0.01～1mol/L，优选为0.01mol/L。所述的铜盐为醋酸铜、硝酸铜或氯化铜，其浓度为0.01～1mol/L，优选为0.01mol/L。调节pH所用碱溶液为氢氧化钠，其浓度为0.01～1mol/L，优选为0.25mol/L；调节pH所用酸溶液为醋酸、硝酸或盐酸，其浓度为0.01～1mol/L，优选为0.25mol/L。调节pH所用酸溶液与铜盐的酸根离子相同。所述的磁力搅拌时间为0.01～1mol/L，超声时间为5～30分钟。本专利技术致力于改善过渡金属氢氧化物自身导电性差的缺点，提高材料的比电容以及充放电寿命，从而为其在超级电容器领域的应用做一定的铺垫。通过导电高分子和过渡金属氢氧化物的复合，整合两者的优越性，达到提高超级电容器材料性能的目标，进一步研究投入生产后可以用高能量消耗的脉冲激光器等一系列产品的电源。本专利技术中所制备的碱式钼酸铜微球，具有一种表面纳米晶须结构的结构特性，因而具有大的比表面积，同时具有稳定的结构特征，其次多孔道的微球结构利于电解液的流动。这些特殊的结构决定了其在超级电容器、锂离子电池等领域优异的性能。经测定，其应用于超级电容器时具有优异的可循环性能，制备成锂离子电池是具有较高的比容量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：1、本专利技术实现了利用常见的铜盐和钼酸盐为前驱体，通过水热法首次合成了表面纳米晶须结构的钼酸铜产品。该反应在液相中进行，反应物首先成核聚集，在按照碱式钼酸铜的生长机理向二位发展，并且由于奥氏熟化作用逐渐转变为微球状，通过控制表面活性剂以及反应条件，致使其生长为特殊的表面纳米晶须结构微球。表面纳米晶须结构不仅增大了微球的比表面积，而且形成了天然的孔道结构，不仅有利于增大物质与电解液的接触面积，而且有利于电解液的流动穿插，降低了电极表面的极化作用。2、本专利技术的方法对产物的形貌有很高的调控性。通过添加不同种类的表面活性剂，改变了晶体表面张力，限制其生长方向，使碱式钼酸铜微球表面产生特殊的纳米晶须结构；控制反应温度调控了碱式钼酸铜生长为微球或者片状结构；调控生长时间以及反应物浓度控制了微球的大小。3、本专利技术采用简单无机盐作为反应物，具有很强的通用性。4、本专利技术制备的产物可以作为良好的超级电容器材料，有较为广阔的发展前景和应用空间。5、本专利技术的工艺简单，制备条件通用，产物形貌稳定、纯度高，且产物处理方便简洁，适合于中等规模工业生产。6、本专利技术的方法具有条件温和、加热均匀、节能高效、易于控制等特点。附图说明图1为实施例1中在10um的倍数下得到的产物的SEM照片；图2为实施例1中在80um的倍数下得到的产物的SEM照片；图3为实施例1中在200nm的倍数下得到的产物的TEM照片；图4为实施例1中在5nm的倍数下得到的产物的TEM照片；图5为实施例1中在21nm的倍数下得到的产物的SAED照片；图6为实施例1所得产物的XRD图谱；图7为实施例1所得产物的FTIR图谱；图8为实施例2中在10um的倍数下得到的产物的SEM照片；图9为实施例3中在1um的倍数下得到的产物的SEM照片；图10为实施例3中在30um的倍数下得到的产物的SEM照片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1第一步：分别称取0.0203g Na2MoO4.2H2O置于标号为A的20ml的反应瓶中，再称取0.0261g Cu(NO3)2.2H2O置于标号为B的20ml的反应瓶中，分别加入5ml去离子水超声至溶解为透明溶液。第二步：将B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铜盐溶液逐滴加入到钼酸盐溶液中，铜盐和钼酸盐的摩尔比为1:1；(2)将步骤(1)得到的混合体系调节pH为4～9，并将上述混合体系转移到反应釜中，磁力搅拌，超声使其分散均匀，在50～110℃下保温1～12小时；(3)反应结束，冷却至室温，将样品进行离心，洗涤，干燥，收集得到表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球。

【技术特征摘要】
1.一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方法，其特征在于，包括
以下步骤：
(1)将铜盐溶液逐滴加入到钼酸盐溶液中，铜盐和钼酸盐的摩尔比为1:1；
(2)将步骤(1)得到的混合体系调节pH为4～9，并将上述混合体系转移到
反应釜中，磁力搅拌，超声使其分散均匀，在50～110℃下保温1～12小时；
(3)反应结束，冷却至室温，将样品进行离心，洗涤，干燥，收集得到表面
纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球。
2.根据权利要求1所述的一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方
法，其特征在于，所述的铜盐溶液与钼酸盐溶液的溶剂均为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种表面纳米晶须结构的碱式钼酸铜微球的制备方
法，其特征在于，所述的钼酸盐为钼酸钠，其浓度为0.01～1mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆生，韩勇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31