一种空间网络状Fe2O3复合材料电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种空间网络状Fe2O3复合材料电极的制备方法，所述的方法包括以下工序：a、铁片的清洗处理工序，b、溶胶-凝胶酸性溶液的制备工序；c、复合电极的制备工序。本发明专利技术与现有技术相比，具有重现性高，操作简便，耗能低，超大电容量688?F/g，大电流密度下快速充放电，成本低，适合于工业上大规模制备；所制备出的3D毛刺状Fe2O3形貌均一且均匀的覆盖在铁电极表面，且拥有较大的比表面积，作为电容器材料可以与电解质溶液充分接触，使充放电快速、高效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电容器电极的制备方法，特别属于复合电极的制备方法。
技术介绍
随着近代高新电子科技的迅猛发展，越来越多的便携式电子产品在我们日常生活中大量涌现，并成为生活不可或缺的一部分。这些电子产品性能都涉及一个关键性问题，即能量的储备能力。由于石油资源的日趋短缺，且使用过程中带给环境的污染压力，传统的储能电池已经不能满足近代绿色、高效电子产品的需求。它们在使用过程中存在多种缺陷，例如干电池，其在使用时不能反复充电，且废旧的干电池对环境污染严重；铅电池使用后对环境污染过大；锂离子电池造价昂贵。以上电池普遍存在的问题是，反复充放电性能差、使用寿命短、储电能力小。超级电容器(supercapacitor)又叫双电层电容器,是一种新型储能装置。它是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。其储能过程中并不发生化学反应，而且储能过程是可逆的，反复充放电数可达十万多次。纳米材料科学技术是20世纪末的创新成果，由于其尺寸效应、库伦堵塞效应以及其本身所具有的特殊性质，越来越多的被应用于储能设备研究中，并在21世纪初得到领先发展，率先崭露头角。而作为具有磁性的氧化铁，由于其低毒、具有磁性(易于回收)，铁离子具有多种价态，而备受储能研究领域的亲睐。截至目前，虽然有诸多电容器电极材料的制作工艺方法，但一般都属于体材料范畴，且制造过程复杂，多涉及到稀有金属、贵金属的使用。中国专利CN101921108A提供了一种钛酸锶钡基超细粉体的制备方法；中国专利CN102115323A、公开了一种掺杂改性钛酸钡基陶瓷电容器材料的制造方法；中国专利CN102623188A提供了一种掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法；中国专利CN102115326A提供了掺杂改性锆酸锶基中高压瓷介电容器材料制备方法等等，所 有的相关电容器电极的制备多属于体材料，储能大小以及反复充电性能远不能满足于现实需要，且其制备过程较为复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种空间网络状Fe2O3复合材料电极的制备方法，此电极制作简单，用溶剂热法直接使氧化铁纳米结构长在铁片上，得到的铁-氧化铁复合电极，可作为电容器电极直接用于储能电池中。为了达到目的，本专利技术提供的一种空间网络状Fe2O3复合材料电极的制备方法，包括以下步骤a、铁片的清洗处理工序在超声波清洗机中，依次用无水丙酮、无水乙醇、重量浓度为36%_38%的盐酸、蒸馏水、无水乙醇清洗铁片；b、溶胶-凝胶酸性溶液的制备工序I)在室温、搅拌的条件下，将一定量的无机酸溶液(a)滴加在有机溶剂中(b)，搅拌使其混合均匀即可；2)在室温、搅拌的条件下，将一定量的有机酸溶液(C)滴加在有机溶剂中(b)，搅拌使其混合均匀即可；3)将上述两种溶液混合得到溶胶-凝胶酸性溶液；C、复合电极的制备工序在反应釜中，加入制备好的溶胶-凝胶酸性溶液，再将a工序处理好的铁片浸入溶胶-凝胶酸性溶液中，铁片的浸入深度为铁片长度的50-90%，将反应釜密闭，在60-100°C的情况下，反应2-10小时，冷却至室温，无水乙醇清洗电极，室温干燥。所述的无机酸溶液(a)为HCl溶液(36%_38%)。所述的有机溶剂为无水乙醇。所述的有机酸溶液(C)为油酸。HCl (36%-38%)溶液、油酸、无水乙醇的体积比为1:5:10。本专利技术所述的溶剂热法是一种在密闭容器内完成的化学方法。具体说来是在密闭的高温高压反应釜中，采用乙醇做反应溶剂，通过加热反应体系，产生一个高压环境而进行材料制备的一种有效方法。溶胶-凝胶酸性溶液法生产的特点是低温合成、产物纯度高、分散性好、晶形好且可控制，三维形貌可`控度高，生产成本低，重现性非常好，可达95%以上。本专利技术中用到的铁片，由于其较好的导电性，低廉的价格，而可以广泛的用于以铁为基底的各种不同纳米材料的异质结构电极的制备。本专利技术选择铁片作为基底生长氧化铁，是基于铁片在酸性溶胶-凝胶酸性溶液环境下，高压加热，能在表面生成一层氧化铁纳米结构。对本专利技术制备的电极进行电化学电容器性能的检测，在pH=13的氢氧化钠溶液中进行CV和反复充放电检测，其结果表明该电极表现出很优秀的储电性能，且能实现高电流密度下迅速的充放电，且通过比电容计算公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间网络状Fe2O3复合材料电极的制备方法,包括以下步骤：a、铁片的清洗处理工序:在超声波清洗机中，依次用无水丙酮、无水乙醇、重量浓度为36%?38%的盐酸、蒸馏水、无水乙醇清洗铁片；b、溶胶?凝胶酸性溶液的制备工序：1）在室温、搅拌的条件下，将一定量的无机酸溶液（a）滴加在有机溶剂中（b），搅拌使其混合均匀即可；2）在室温、搅拌的条件下，将一定量的有机酸溶液(c)?滴加在有机溶剂中（b），搅拌使其混合均匀即可；3）将上述两种溶液混合得到溶胶?凝胶酸性溶液；c、复合电极的制备工序：在反应釜中，加入制备好的溶胶?凝胶酸性溶液，再将a工序处理好的铁片浸入溶胶?凝胶酸性溶液中，铁片的浸入深度为铁片长度的50?90%，将反应釜密闭，在60?100℃的情况下，反应2?10小时，冷却至室温，无水乙醇清洗电极，室温干燥。

【技术特征摘要】
1.一种空间网络状Fe2O3复合材料电极的制备方法，包括以下步骤 a、铁片的清洗处理工序 在超声波清洗机中，依次用无水丙酮、无水乙醇、重量浓度为36%-38%的盐酸、蒸馏水、无水乙醇清洗铁片； b、溶胶-凝胶酸性溶液的制备工序 1)在室温、搅拌的条件下，将一定量的无机酸溶液(a)滴加在有机溶剂中(b)，搅拌使其混合均匀即可； 2)在室温、搅拌的条件下，将一定量的有机酸溶液(c)滴加在有机溶剂中(b)，搅拌使其混合均匀即可； 3)将上述两种溶液混合得到溶胶-凝胶酸性溶液； C、复合电极的制备工序 在反应釜中，加入制备好的溶胶-凝胶酸性溶液，再将a工序处理好的铁片浸入溶胶-凝胶酸性溶液中，铁片的浸入深...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小俊，于刘涛，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：