一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法制造技术

本发明专利技术公开了一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法，属于电容材料领域。首先通过电沉积法得到原始Co3O4纳米片阵列，将原始Co3O4纳米片阵列在400‑500℃煅烧1‑2小时，使其转化成Co3O4的纳米片；其次，在上述基础上通过电沉积多层纳米Ag来支撑Co3O4纳米片，使多层Co3O4纳米片之间依靠纳米Ag进行支撑固定，制备出纳米Ag嵌入式电极材料。本发明专利技术通过电沉积法制备得到一种纳米Ag嵌入式电极材料，其制备工艺简单，制备出的材料具有多孔孔道，比表面积大，形貌新颖，具有纳米维度超结构链接的催化材料，可广泛应用于能源转化与存储、催化等领域。

Electrochemical preparation of nano-Ag embedded electrode materials

The invention discloses an electrochemical preparation method of nano Ag embedded electrode material, which belongs to the field of capacitive materials. First, the original Co3O4 nanosheet arrays were obtained by electrodeposition, and then the original Co3O4 nanosheet arrays were calcined at 400 500 C for 1 2 hours to convert them into Co3O4 nanosheets. Secondly, based on the above, the multilayer nanosheets of Co3O4 were supported and fixed by electrodeposition of multilayer nanosheets of Ag, and nano Ag embedded electrode materials were prepared. The nano Ag embedded electrode material is prepared by electrodeposition method. The preparation process is simple. The prepared material has porous channels, large specific surface area, novel morphology and nano dimension superstructure links. The catalyst material can be widely used in energy conversion, storage, catalysis and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法
本专利技术属于电容材料领域，具体涉及一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法。
技术介绍
随着工业发展，全球能源危机和环境危机日益加剧，寻找一种清洁可再生的能源迫在眉睫。氢气被认为是一种有吸引力的替代燃料，因为它具有清洁，高效和可再生等优点。同时使用太阳光进行光电化学(PEC)水分解制氢能够极大程度的利用太阳能，进一步节约能源。自从20世纪70年代早期本田藤岛首次发现TiO2单晶光电极光辅助电化学水氧化以来，基于半导体材料的光电化学(PEC)水分解已被广泛研究。（A.Fujishima,K.Honda,Electrochemicalphotolysisofwateratasemiconductorelectrode,Nature238(1972)37–38.T.Wang,Z.B.Luo,C.C.Li,J.L.Gong,Controllablefabricationofnanostructuredmaterialsforphotoelectrochemicalwatersplittingviaatomiclayerdeposition,Chem.Soc.Rev.43(2014)7469–7484.F.E.Osterloh,Inorganicnanostructuresforphotoelectrochemicalandphotocatalyticwatersplitting,Chem.Soc.Rev.42(2013)2294–2320.）如今，太阳能制氢因为它具有可储存和可运输，并且可以直接转化为电能的特性，在可持续能源社会中发挥着关键作用。钴氧化物(Co3O4)是一种典型且环保的p型金属氧化物，具有2.07eV的适当光学带隙，由于其优异的物理化学性质，已广泛用于锂电池，超级电容器和光电化学催化剂。然而，限制Co3O4的PEC性能的主要原因还是光生电子-空穴对分离缓慢。所以我们需要通过控制催化剂材料的形貌并且加载适当贵金属纳米粒子来促进电荷分离以加快PEC进程。在众多贵金属中，Ag在稳定性方面是独一无二的，在光反应过程中不会发生腐蚀，它还起到还原活性位点的作用，能够有效地从半导体表面捕获光生电子。因此，复合Ag材料可以获得比纯Co3O4阴极更高的性能。到目前为止，已经有很多人采用了许多方法来制备复合材料，如Hao等人用脱合金的方法制备出的花状复合Co3O4/Ag纳米片用于锂电池，其初始电容量达到了936.1mA·h·g-1（CompositedCo3O4/Agwithflower-likenanosheetsanchoredonaporoussubstrateasahigh-performanceanodeforLi-ionbatterie）；Rani等人用无模板一锅水热法合成出了Ag掺杂的Co3O4纳米棒在5mV/s的扫速下具有584F/g的高比电容（ControlledsynthesisandelectrochemicalpropertiesofAg-dopedCo3O4nanorods）；Huang等人通过水热法将Ag颗粒均匀分布在Co3O4纳米片表面，该复合材料用于锂电池具有2471.1mA·h·g-1的高初始电容量、（Ag-decoratedhighlymesoporousCo3O4nanosheetsonnickelfoamasanefficientfree-standingcathodeforLi-O2batteries）；Hong等人用水热法在ITO上合成了Co3O4纳米线和纳米片，并用Ag进行改性用于PEC分解水，发现负载Ag颗粒后光电流增大了9倍（EfficientphotoelectrochemicalwatersplittingoverCo3O4andCo3O4/Agcompositestructure）；Pan等人通过共沉淀法获得了棒状Co3O4/Ag材料，其对还原硝基苯酚具有较高的电催化活性（Synthesisandelectrocatalyticperformanceforp-nitrophenolreductionofrod-likeCo3O4andAg/Co3O4composites）；Zhang等人用光还原成功在Co3O4上沉积了Ag颗粒，获得了0.54mA/cm2的光电流（SynthesisofCo3O4/Ag/TiO2nanotubesarraysviaphoto-depositionofAgandmodificationofCo3O4(311)forenhancementofvisible-lightphotoelectrochemicalperformance）；Yan等人用电沉积-水热法在FTO上负载了Ag掺杂的Co3O4纳米线阵列，其过电位为680mV（MesoporousAg-dopedCo3O4nanowirearrayssupportedonFTOasefficientelectrocatalystsforoxygenevolutionreactioninacidicmedia）。基于此，本专利技术提出了一种电沉积多层纳米Ag支撑Co3O4纳米片生长的制备方法，能够在多层Co3O4纳米片之间依靠纳米Ag进行支撑固定，以提升复合材料的活性面积及其性能，提升其电化学活性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法，通过电沉积时间、次数的的控制，形成单层及多层的Ag/Co3O4结构，使其产生所需的催化效果、比表面积、电容量。一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法，该方法包括以下步骤。（1）取钴的可溶性盐溶解于一定量的去离子水中，去离子水的用量为钴盐摩尔量的5-10倍，磁力搅拌，混合均匀后，制得溶液A。（2）取银的可溶性盐溶解于一定量的去离子水中，去离子水的用量为银盐摩尔量的10-20倍，加入银盐摩尔量30-50倍的氨水溶液，磁力搅拌，混合均匀后，制得溶液B。（3）取银盐摩尔量2-3倍的十二胺加入到小分子量醇中，其中小分子醇的用量为银盐摩尔量的5-10倍，待其完全混合后将其与溶液B混合均匀，超声处理10-20min；再加入银盐摩尔量5-8倍的十二烷基硫酸钠，混合均匀后，超声处理10-20min，制得溶液C。（4）以ITO（导电玻璃）(1cm×1cm)作为工作电极，Pt电极作为对电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，通过电沉积法在A溶液中制备原始Co3O4纳米片阵列，电沉积10-300s后，用去离子水和乙醇小心地漂洗ITO电极3-5次，然后将样品在400-500℃煅烧1-2小时，使其转化成D（Co3O4）的纳米片。（5）将长有D纳米片的ITO作为工作电极插入到C溶液中，Pt电极作为对电极，电沉积10-300s后，用去离子水和乙醇小心地漂洗1-5次，吹干形成嵌入银的Ag/Co3O4电极。（6）反复步骤（4）和（5）沉积1-10次，可形成多层纳米Ag嵌入式电极材料。其中，所述钴的可溶性盐为硝酸盐、醋酸盐、氯化盐、磷酸盐中的一种或几种。其中，所述银的可溶性盐为硝酸盐、醋酸盐、氯化盐、磷酸盐中的一种或几种。其中，所述磁力搅拌，搅拌时间为10-40min，搅拌转速为500r/min-800r本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法，该方法包括以下步骤：（1）取钴的可溶性盐溶解于一定量的去离子水中，去离子水的用量为钴盐摩尔量的5‑10倍，磁力搅拌，混合均匀后，制得溶液A；（2）取银的可溶性盐溶解于一定量的去离子水中，去离子水的用量为银盐摩尔量的10‑20倍，加入银盐摩尔量30‑50倍的氨水溶液，磁力搅拌，混合均匀后，制得溶液B；（3）取银盐摩尔量2‑3倍的十二胺加入到小分子量醇中，其中小分子醇的用量为银盐摩尔量的5‑10倍，待其完全混合后将其与溶液B混合均匀，超声处理10‑20min；加入银盐摩尔量5‑8倍的十二烷基硫酸钠，混合均匀后，超声处理10‑20min，制得溶液C；（4）以ITO（导电玻璃）(1cm×1cm)作为工作电极，Pt电极作为对电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，通过电沉积法在A溶液中制备原始Co3O4纳米片阵列，电沉积一段时间后，用去离子水和乙醇小心地漂洗ITO电极3‑5次，然后将样品在400‑500℃煅烧1‑2小时，使其转化成D（Co3O4）的纳米片；（5）将长有D纳米片的ITO作为工作电极插入到C溶液中，Pt电极作为对电极，电沉积一段时间后，用去离子水和乙醇小心地漂洗几次，吹干形成嵌入银的Ag/Co3O4电极；（6）反复步骤（4）和（5）沉积1‑10次，可形成多层纳米Ag嵌入式电极材料。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米Ag嵌入式电极材料的电化学制备法，该方法包括以下步骤：（1）取钴的可溶性盐溶解于一定量的去离子水中，去离子水的用量为钴盐摩尔量的5-10倍，磁力搅拌，混合均匀后，制得溶液A；（2）取银的可溶性盐溶解于一定量的去离子水中，去离子水的用量为银盐摩尔量的10-20倍，加入银盐摩尔量30-50倍的氨水溶液，磁力搅拌，混合均匀后，制得溶液B；（3）取银盐摩尔量2-3倍的十二胺加入到小分子量醇中，其中小分子醇的用量为银盐摩尔量的5-10倍，待其完全混合后将其与溶液B混合均匀，超声处理10-20min；加入银盐摩尔量5-8倍的十二烷基硫酸钠，混合均匀后，超声处理10-20min，制得溶液C；（4）以ITO（导电玻璃）(1cm×1cm)作为工作电极，Pt电极作为对电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，通过电沉积法在A溶液中制备原始Co3O4纳米片阵列，电沉积一段时间后，用去离子水和乙醇小心地漂洗ITO电极3-5次，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，罗绍华，刘宣文，苏娜，闫爱国，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13