【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电极材料制备和电化学储能领域，涉及一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法、氮化镓及应用。
技术介绍
1、电极材料的电化学性能受其表面原子结构的影响。例如，与(100)、(111)和(110)晶面相比，铂纳米晶的(730)、(520)和(210)晶面具有较高密度的原子台阶和悬键，对有机燃料小分子的电氧化表现出显著增强的催化活性(science 2007,316,732)。与正六边形结构的zn(002)晶面相比，六方金属zn的(100)和(101)晶面由于原子呈波浪状排列而表现出表面能的增强和溶解活化能的降低(energy storage mater.2022,51,550)。对于六方纤锌矿型氮化镓(gan)，其(100)、(002)和(101)晶面在xrd谱图中占主导地位，这意味着组成上述晶面的原子阵列主导gan的表面原子结构。然而，关于gan界面储能活性面及其对界面储能影响的研究尚未见报道。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法、氮化镓及应用。
2、一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，以三氯化镓为镓源，以三聚氰胺为氮源，以硝酸钾为gan生长促进剂，利用硝酸钾介导的碳热还原反应，通过控制反应时间，实现gan界面储能活性面的调控。
3、一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，步骤如下：
4、a.将三聚氰胺、三氯化镓的苯溶液和硝酸钾按一定配比在通风橱中研磨、混合，得混合物a
5、b.将混合物a转移至坩埚中，然后转移至管式炉中。
6、c.在氮气或氩气保护下将管式炉升温至反应温度，保温4-7h，自然冷却至室温，得固体b。
7、d.将固体b经蒸馏水充分洗涤，干燥，得界面储能活性面调控的gan粉体。
8、步骤a所述三聚氰胺、三氯化镓和硝酸钾，其中，n(三聚氰胺)＝n(三氯化镓+硝酸钾)，n表示物质的量。
9、步骤a所述三氯化镓的苯溶液，用苯溶解氯化镓是为了方便取用，对溶液浓度没有特别限定。
10、步骤a中所述三氯化镓和硝酸钾，其中，三氯化镓与硝酸钾的物质的量之比为4:1。
11、步骤b所述坩埚，包括但不限于陶瓷坩埚、刚玉坩埚和氮化硼坩埚。
12、步骤c所述的反应温度为800-850℃，升温速率为5-10℃ min-1。
13、步骤d所述的干燥，其中，干燥的温度为60-100℃，干燥时间为4-12h。
14、本专利技术还提供上述方法制备的氮化镓粉体。
15、本专利技术还提供所述氮化镓粉体的应用，用于超级电容器工作电极的电极材料。
16、本专利技术还提供采用上述方法制备的氮化镓粉体的gan基工作电极的制备方法，包括以下步骤：
17、取适量氮化镓粉体、乙炔黑和聚偏氟乙烯，氮化镓粉体、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为8:1:1，转移至玛瑙研钵中，滴加适量n-甲基吡咯烷酮，充分研磨后，制得浆体；
18、将浆体均匀涂布在不锈钢丝网(集流体)上，然后置于真空干燥箱中，于80℃下干燥12h，制备得到gan基工作电极。
19、所述氮化镓工作电极，其中，氮化镓(活性物质)的负载量为3.5-10mg cm-2。
20、有益效果
21、1、本专利技术提供的一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，以三氯化镓为镓源，以三聚氰胺为氮源，以硝酸钾为gan生长促进剂，利用硝酸钾介导的碳热还原反应，通过控制反应时间，实现gan界面储能活性面的调控，方法简单，对氮化镓界面储能活性面的调控，效果显著。
22、2、采用本专利技术的制备方法制备得到的氮化镓，结晶性有显著提高，(002)与(100)、(101)与(100)晶面的强度比(i(002)/(100)和i(101)/(100))均有明显提高，有利于提高其界面储能的比容量和倍率性能；而且，具有较高的结构稳定性。
23、3、利用本专利技术提供的技术方案，在硝酸钾介导作用下，通过控制热处理时间，不仅能调控gan的活性面和结晶性，而且能调控gan的表面化学和质构特性。
24、4、本专利技术的制备方法能够调控gan界面储能活性面，能够使得gan在比表面和总孔容较低的情况下获得出色的电化学性能。
25、5、基于本专利技术的氮化镓粉体制备的工作电极，氮化镓(活性物质)的负载量为3.5-10mg cm-2，，具有优异的电化学性能，当电流密度从1ma cm-2增大到100ma cm-2时，容量保持率高于60％，在2ma cm-2下循环1万圈，容量保持率接近100％。
26、6、基于本专利技术提供的氮化镓所组装的超级电容器，在电极负载量满足商品化超级电容器对电极负载量要求的前提下，具有出色的比能量-比功率性能，能够在-60-60℃宽温程范围内可靠运行，适合在温度变化显著的环境中使用。
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1.一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
7.一种氮化镓粉体，其特征在于，采用上述权利要求1至6中任一项所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法制备得到。
8.一种权利要求7中氮化镓粉体的应用，其特征在于，作为超级电容器工作电极的电极材料。
9.一种采用权利要求7中氮化镓粉体的GaN基工作电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种GaN基工作电极，其特征在于，采用上述权利要求9中GaN基工作电极的制备方法制备得到，其中，氮化镓(活性物质)的负载
...【技术特征摘要】
1.一种界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的界面储能活性面可调的氮化镓的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：盖利刚，周楷，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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