一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法及其应用技术

一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法及其应用，它涉及一种分级结构三维电极材料的制备方法和应用。本发明专利技术是要解决现有技术制备的分级结构三维电极材料存在反应时间长、反应温度高、制备过程添加毒性试剂的问题。制备方法：配制Co(CH3COO)2溶液和Na2HPO4溶液后，将Na2HPO4逐滴加到Co(CH3COO)2溶液中，在常温下不断搅拌，得到Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料。一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法及应用是将Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料作为电极材料用于制造超级电容器的电极。

【技术实现步骤摘要】
一种Co3 (PO4) 2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种分级结构三维电极材料的制备方法和应用。
技术介绍
在人类社会生存与发展的历程中，能源一直伴随着人们的生产和社会活动。由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市)，因此，人们都在积极研究替代内燃机的新型能源装置。超级电容器作为一种新型的储能装置，具有充电时间短、使用寿命长、温度性能好、节约能源和绿色环保等特点，有望成为本世纪新型的绿色电源，在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天等方面具有非常广阔的应用前景。众所周知，电极材料是超级电容器的关键所在，它决定着超级电容器的主要性能指标，当前对超级电容器的研究重点之一是寻找更为理想的电极体系和电极材料。而分级的三维电极材料具有更大的比表面积及更短的电子传输距离，能有效提高材料的电容性能。目前，很多课题组都在关注分级电极材料的制备，并取得了较好的结果。韩国亚洲大学的Kim教授小组使用里拉微球菌做生物模板，成功合成了分级多孔的花状Co3O4微球，在充放电测试中，其比容量达到214F/g (电流密度为2A/g)，而且，里拉微球菌能有效保持Co3O4微米球的结构，抑制塌陷，有效提高材料的循环稳定性，在循环4000次后，容量保持率为95%。新加坡南洋理工大学的张华教授通过一步水热法(180°C)，以三维石墨烯电极为模板，在其表面成功生长Ni (OH)2纳米片包覆的Ni3S2纳米棒(Ni3S2ONi (OH) 2/3DGN)，该三维材料表现出高比容量(电流密度为2mV/s，1277F/g，)，较好的循环稳定性，其在循环2000次后，容量保持率为99.1%。到目前为止，研究者们发展了很多方法来制备三维的分级材料，包括水热法、电化学沉积法、热处理、模板法等。上述方法虽然成功制备了三维的分级材料，但是，其仍存在反应时间长、反应温度高、制备过程添加毒性试剂的问题。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有技术制备的分级结构三维电极材料存在反应时间长、反应温度高、制备过程添加毒性试剂的问题，而提供一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法及其应用。本专利技术一种Co3 (PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法，按以下步骤进行:一、称取Co (CH3COO) 2溶解于去离子水中，制成质量分数为1%~15%的Co (CH3COO) 2溶液，称取Na2HPO4溶解于去离子水中，制成质量分数为2%~45%的Na2HPO4溶液，然后以lmL/min~5mL/min的速率将上述Na2HPO4溶液加入到Co (CH3COO) 2溶液中，在温度为18°C~30°C下搅拌，搅拌时间为Ih~1.5h，得到粉色的悬浊液；二、将步骤一制得的粉色悬浊液静置5min~30min，待悬浮液中粉色的固形物沉降在烧杯底部，倒去上层的溶液，然后先采用去离子水对粉色固形物进行洗涤2~3次，再采用无水乙醇对粉色固形物进行洗涤2~3次，得到洗涤后粉色固形物，将洗涤后粉色固形物置于马弗炉中在温度为40°C~100°C下烘干，得到Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料。本专利技术的一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法及应用是将Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料作为电极材料用于制造超级电容器。本专利技术采用沉淀法制备的Co3 (PO4)2微球花状分级结构三维电极材料，包括以下特占-^ \\\.1、本专利技术操作简单、反应时间短，采用沉淀法制备Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料，反应过程只需要Ih~1.5h，而现有技术的反应时间为6h~24h，时间缩短了5h ~22h ；2、本专利技术在18°C~30°C下搅拌即可进行，而现有技术的反应温度为100°C~180°C，反应温度降低了 82V~150°C ；3、本专利技术制备的Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料使用廉价的金属盐Na2HPO4和Co (CH3COO) 2做前驱体，分别提供P043_和Co2+，H2O做溶剂，无需添加模板、表面活性剂或其他毒性试剂。【附图说明】图1为试验一制得的Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的扫描电镜图；图2为试验一制得的Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的扫描电镜图；图3为试验一制得的Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的透射电镜图；图4为试验二制得的超级电容器的电极在不同电流密度下的充放电曲线图；图5为试验二制得的超级电容器的电极在电流密度为2A/g时的循环稳定性测试图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:本实施方式一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法，按以下步骤进行:一、称取Co (CH3COO)2溶解于去离子水中，制成质量分数为1%~15%的Co (CH3COO) 2溶液，称取Na2HPO4溶解于去离子水中，制成质量分数为2%~45%的Na2HPO4溶液，然后以lmL/min~5mL/min的速率将上述Na2HPO4溶液加入到Co (CH3COO) 2溶液中，在温度为18°C~30°C下搅拌，搅拌时间为Ih~1.5h，得到粉色的悬浊液；二、将步骤一制得的粉色悬浊液静置5min~30min，待悬浮液中粉色的固形物沉降在烧杯底部，倒去上层的溶 液，然后先采用去离子水对粉色固形物进行洗涤2~3次，再采用无水乙醇对粉色固形物进行洗涤2~3次，得到洗涤后粉色固形物，将洗涤后粉色固形物置于马弗炉中在温度为40°C~100°C下烘干，得到Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料。本实施方式操作简单、反应时间短，采用沉淀法制备Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料，反应过程只需要Ih~1.5h，而现有技术的反应时间为6h~24h，时间缩短了 5h ~22h。本实施方式在18 V~30°C下搅拌即可进行，而现有技术的反应温度为100°C~180°C，反应温度降低了 82V~150°C。本实施方式制备的Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料使用廉价的金属盐Na2HPO4和Co (CH3COO) 2做前驱体，分别提供P043_和Co2+，H2O做溶剂，无需添加模板、表面活性剂或其他毒性试剂。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述为称取Co (CH3COO)2溶解于去离子水中，制成质量分数为2.22%的Co (CH3COO)2溶液。其它与【具体实施方式】一相同 【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中所述为称取Na2HPO4溶解于去离子水中，制成质量分数为5.4%的Na2HPO4溶液。其它与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中所述为以2ml/min的速率将上述Na2HPO4溶液加入到Co (CH3COO) 2溶液中。其他与具体实施方式一至三之一相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤一中所述的常温为25°C。其他与【具体实施方式】一至四之一相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法，其特征在于Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法按以下步骤进行：一、称取Co(CH3COO)2溶解于去离子水中，制成质量分数为1%～15%的Co(CH3COO)2溶液，称取Na2HPO4溶解于去离子水中，制成质量分数为2%～45%的Na2HPO4溶液，然后以1mL/min～5mL/min的速率将上述Na2HPO4溶液加入到Co(CH3COO)2溶液中，在温度为18℃～30℃下搅拌，搅拌时间为1h～1.5h，得到粉色的悬浊液；二、将步骤一制得的粉色悬浊液静置5min～30min，待悬浮液中粉色的固形物沉降在烧杯底部，倒去上层的溶液，然后先采用去离子水对粉色固形物进行洗涤2～3次，再采用无水乙醇对粉色固形物进行洗涤2～3次，得到洗涤后粉色固形物，将洗涤后粉色固形物置于马弗炉中在温度为40℃～100℃下烘干，得到Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法，其特征在于Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法按以下步骤进行: 一、称取Co(CH3COO)2溶解于去离子水中，制成质量分数为1%~15%的Co (CH3COO)2溶液，称取Na2HPO4溶解于去离子水中，制成质量分数为2%~45%的Na2HPO4溶液，然后以ImL/min~5mL/min的速率将上述Na2HPO4溶液加入到Co (CH3COO) 2溶液中，在温度为18°C~30°C下搅拌，搅拌时间为Ih~1.5h，得到粉色的悬浊液； 二、将步骤一制得的粉色悬浊液静置5min~30min，待悬浮液中粉色的固形物沉降在烧杯底部，倒去上层的溶液，然后先采用去离子水对粉色固形物进行洗涤2~3次，再采用无水乙醇对粉色固形物进行洗涤2~3次，得到洗涤后粉色固形物，将洗涤后粉色固形物置于马弗炉中在温度为40°C~100°C下烘干，得到Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料。2.根据权利要求1所述的一种Co3(PO4)2微球花状分级结构三维电极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述为称取Co (CH3COO) 2溶解于去离子水中，制成质量分数...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪文，李海彦，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：