一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法制造技术

本发明专利技术涉及超级电容器技术领域，且公开了一种基于聚苯胺‑镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，包括以下配方原料：镍钴铁氧体、2,6‑二羧基苯胺、氧化剂、金属络合剂、多壁碳纳米管。该一种基于聚苯胺‑镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，镍钴铁氧体Ni

Super capacitor based on polyaniline nickel cobalt ferrite and its manufacturing method

The invention relates to the technical field of super capacitor, and discloses a super capacitor based on Polyaniline \u2011 nickel cobalt ferrite and a preparation method thereof, including the following formula materials: nickel cobalt ferrite, 2,6 \u2011 dicarboxyaniline, oxidant, metal complexing agent and multi wall carbon nanotubes. This kind of super capacitor based on Polyaniline \u2011 nickel cobalt ferrite and its manufacturing method, nickel cobalt ferrite Ni

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法
本专利技术涉及超级电容器
，具体为一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法。
技术介绍
超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性，超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件，当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷的界面双层，在两电极的表面形成了一个双电层电容器，双电层电容器根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器，与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器的特点主要体现在：工作温限宽、功率密度高、循环寿命长、免维护，可稳定地反复充放电、绿色环保，不使用重金属和其他有害的化学物质。目前超级电容器电极材料主要有：碳材料、金属氧化物、导电聚合物，其中铁氧体材料具有比容量高和电化学循环稳定性优异的特点，但是其电荷转移阻力大，导电性较差，并且比电容值较小，导致倍率性能低，降低了镍钴铁氧体的电化学性能，限制镍钴铁氧体其在超级电容器电极材料上的应用。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器，解决了镍钴铁氧体材料电荷转移阻力大，导电性较差，并且比电容值较小，导致倍率性能低，降低了镍钴铁氧体的电化学性能的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，包括以下按重量分数计的配方原料：15-30份镍钴铁氧体、30-35份2,6-二羧基苯胺、8-10份氧化剂、12-15份金属络合剂、20-25份多壁碳纳米管，制法包括以及以下实验药品：无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇。优选的，所述2,6-二羧基苯胺、无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇均为化学分析纯。优选的，所述镍钴铁氧体分子式为Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4，制备方法如下所示：(1)向1000mL反应瓶中加入500-600mL蒸馏水，再依次称取6-10份无水氯化镍和12-26份无水氯化钴加入到反应瓶中，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50-60℃并匀速搅拌至固体溶解，再依次称取46-50份柠檬酸钠和22-28份铁氰化钾加入到反应瓶中，并缓慢加入氢氧化钠，调节pH至9-10，然后将水浴温度升至85-90℃，匀速搅拌反应5-7h，再将反应瓶中的溶液转移进水热自动反应釜中，升温至180-200℃，磁力搅拌反应15-18h，反应完全后，将反应釜冷却至室温，并将溶液过滤除去溶剂得到固体混合物，依次使用1000-1500mL和无水乙醇3000-4000mL蒸馏水洗涤固体混合物，洗涤干净后将固体产物置于烘箱中加热至90-95℃干燥4-5h，得到固体产物镍钴铁氧体Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4。优选的，所述氧化剂为化学分析纯过氧化氢水溶液水溶液，其中H2O2质量分数为35％。优选的，所述金属络合剂为化学分析纯乙二胺四乙酸二钠，其中C10H14N2Na2O8质量分数≥99％。优选的，所述多壁碳纳米管规格：长度20-50um，直径8-14nm。优选的，所述基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器，制备方法如下：向2000mL反应瓶中加入400-500mL无水乙醇和30-35份2,6-二羧基苯胺，并置于恒温水浴锅中加热至50-60℃匀速搅拌，再依次加入600-800mL蒸馏水8-10份氧化剂过氧化氢、12-15份金属络合剂乙二胺四乙酸二钠和制得的15-30份镍钴铁氧体，匀速搅拌1-1.5h，将反应瓶中的溶液转移进水热自动反应釜中，升温至120-130℃，磁力搅拌反应10-12h，反应完全后，将反应釜冷却至室温，并将溶液过滤除去溶剂得到固体混合物，依次使用500-800mL无水乙醇和3000-4000mL蒸馏水洗涤固体混合物，得到固体产物聚苯胺-镍钴铁氧体，并将聚苯胺-镍钴铁氧体置于1000mL烧杯中，加入500-700mL无水乙醇和将20-25份多壁碳纳米管，并将置于烧杯超声分散仪中，超声功率为1000W，超声频率为28KHz，加热至50-60℃进行超声分散2-3h，然后将烧杯中溶液静止5-6h，除去上层清液并将烧杯置于烘箱中加热至70-75℃进行干燥5-6h，得到基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：1、该一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，镍钴铁氧体Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4相比于普通的铁氧体，通过水热合成法，在高温高压作用下，促进Ni2+和Co2+向Fe原子中心的靠拢吸附，使晶体成长速率大于成核速率，通过配位键的结合，形成具有多面立方结构的纳米粒子，使晶体结构更加规整和稳定，提高了铁氧体结构的稳定性，并且Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4颗粒的晶体结构越是规则且均匀，减小了活性物质颗粒之间的界面距离，降低了其固有电阻，更有利于电池充放电过程中的电子和离子的迁移和传输，Ni和Co的金属键作用力有效避免了铁氧体的发生团聚，促进了离子吸附和脱附过程的氧化还原反应，降低了其氧化还原电势，从而提高了镍钴铁氧体比电容值和倍率性能，增强了镍钴铁氧体的电化学性能。2、该一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，金属络合剂乙二胺四乙酸二钠对金属离子Ni2+和Co2+具有高效的络合能力，通过乙二胺四乙酸二钠使2,6-二羧基苯胺分子聚集镍钴铁氧体的立方周围，并使用氧化剂诱发聚合反应，形成聚羧基苯胺包覆镍钴铁氧体，聚羧基苯胺具有优异的导电性能，降低了镍钴铁氧体的固有电阻和电荷转移阻力，增强了镍钴铁氧体的导电性能，从而提高了材料的倍率性能和比电容，并且通过超声分散法使聚苯胺-镍钴铁氧体均匀分散在碳纳米管巨大的表面的管壁内，避免了聚苯胺-镍钴铁氧体的团聚形成大分子，整体提高了超级电容器的电化学性能和电循环性能。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，包括以下按重量分数计的配方原料：15-30份镍钴铁氧体、30-35份2,6-二羧基苯胺、8-10份氧化剂过氧化氢、12-15份金属络合剂乙二胺四乙酸二钠、20-25份多壁碳纳米管、制法包括以及以下实验药品：无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇，2,6-二羧基苯胺、无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇均为化学分析纯，镍钴铁氧体分子式为Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4，制备方法如下所示：(1)向1000mL反应瓶中加入500-600mL蒸馏水，再依次称取6-10份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，包括以下按重量分数计的配方原料，其特征在于：15-30份镍钴铁氧体、30-35份2,6-二羧基苯胺、8-10份氧化剂、12-15份金属络合剂、20-25份多壁碳纳米管，制法包括以及以下实验药品：无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，包括以下按重量分数计的配方原料，其特征在于：15-30份镍钴铁氧体、30-35份2,6-二羧基苯胺、8-10份氧化剂、12-15份金属络合剂、20-25份多壁碳纳米管，制法包括以及以下实验药品：无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇。


2.根据权利要求1所述的一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，其特征在于：所述2,6-二羧基苯胺、无水氯化钴、无水氯化镍、柠檬酸钠、铁氰化钾、蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇均为化学分析纯。


3.根据权利要求1所述的一种基于聚苯胺-镍钴铁氧体的超级电容器及其制法，其特征在于：所述镍钴铁氧体分子式为Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4，制备方法如下所示：
(1)向1000mL反应瓶中加入500-600mL蒸馏水，再依次称取6-10份无水氯化镍和12-26份无水氯化钴加入到反应瓶中，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50-60℃并匀速搅拌至固体溶解，再依次称取46-50份柠檬酸钠和22-28份铁氰化钾加入到反应瓶中，并缓慢加入氢氧化钠，调节pH至9-10，然后将水浴温度升至85-90℃，匀速搅拌反应5-7h，再将反应瓶中的溶液转移进水热自动反应釜中，升温至180-200℃，磁力搅拌反应15-18h，反应完全后，将反应釜冷却至室温，并将溶液过滤除去溶剂得到固体混合物，依次使用1000-1500mL和无水乙醇3000-4000mL蒸馏水洗涤固体混合物，洗涤干净后将固体产物置于烘箱中加热至90-95℃干燥4-5h，得到固体产物镍钴铁氧体Ni0.25-0.45Co0.55-0.75Fe2O4。


4.根据权利要求1所述的一种基于聚苯胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏福祥，员贤荣，房延峰，
申请(专利权)人：嘉兴田然贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33