一种Ag掺杂β‑Co(OH)2超级电容器电极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ag掺杂β‑Co(OH)2超级电容器电极材料的制备方法。该方法成本较低，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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】一种Ag掺杂β-Οο(ΟΗ) 2超级电容器电极材料本专利技术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。
技术介绍
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。而本专利技术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。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术通过以下技术方案实现。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。2)向步骤1)配制好的溶液中加入柠檬酸钠，再加入NaOH。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。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。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】图1为实施例123中Ag不同掺杂比例的样品XRD图谱。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。图3为实施例1中样品(a) -(b)对应不同扫描倍率的SEM图。图4为微米花的循环伏安法曲线:(a) Co(0H)2，(b) Ag/Co (0H)2O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】下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1。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。实施例2。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。实施例3。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。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。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。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。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】本专利技术公开了一种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。本专利技术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【专利技术人】潘冠军, 孙敏, 蔡云鹏本文档来自技高网...

【技术保护点】
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AgNO3与CoCl2`6H2O配制溶液，在室温下搅拌30min，然后加入柠檬酸钠，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℃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℃下烘干，得到黑色的氢氧化钴复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘冠军，孙敏，蔡云鹏，唐少春，孟祥康，
申请(专利权)人：海安南京大学高新技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32