[发明专利]一种高性能超级电容电极材料Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方的应用

说明书

本分案申请涉及一种高性能超级电容电极材料Co‑Fe类普鲁士蓝纳米立方的应用，属于电极材料制备技术领域。以无机钴盐和铁氰化钾为反应原料，以柠檬酸三钠为络合稳定剂，采用液相共沉淀反应法，通过控制铁氰化钾的用量及静置老化时间等反应条件，制备出分散性好和比表面积大的Co‑Fe类普鲁士蓝纳米立方材料，其尺寸大小约为300nm。采用本发明制备出的Co‑Fe类普鲁士蓝纳米立方材料，提高了电化学电容器的容量以及改善了电容器快速充放电和使用寿命等性能，在1mol/L硫酸钠溶液中电流为5A/g恒电流充放电时的电容值高达447F/g，并具有良好的倍率性能。

本申请为申请号为2017105689300、申请日为2017年7月13日、发明名称“一种高性能超级电容电极材料Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方及其制备方法和应用”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种高性能超级电容电极材料Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方及其制备方法和应用，属于电极材料制备技术领域。

背景技术

普鲁士蓝是一种深蓝色的颜料，主要用于油漆、油墨、塑料等行业及文教用品的着色。由于在普鲁士蓝晶胞中，亚铁离子和铁离子分别占据两个不同的位置，而这两个位置上都可以用不同的其他过渡金属来替代，所以形成的类普鲁士蓝化合物的品种具有多样性。类普鲁士蓝化合物可以用于化学分析检测，医学等领域。由于类普鲁士蓝比表面积大，孔隙率高，离子嵌脱能力强，在用于碱金属离子电池的电极材料时，电化学性能表现优异。然而，类普鲁士蓝化合物被用于超级电容器的正极材料的研究较少。陈洁等【1】通过简单的化学共沉淀法获得普鲁士蓝衍生物，并应用于超级电容器材料，当电流为0.2A/g时，Ni2[Fe(CN)6]具有较高的比容量450F/g，但其倍率性能并不太理想。Co2[Fe(CN)6]也被合成，但其比容量和倍率性能都远低于Ni2[Fe(CN)6]。本发明以无机钴盐和铁氰化钾作为原料，以柠檬酸三钠为络合稳定剂，使用溶液共沉淀法可控制备Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方材料，工艺过程简单，反应条件温和，产品成本低，适合规模化生产。

【1】陈洁，黄可龙，刘素琴，一种超级电容器电极材料及其制备，公开号101546650A。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能超级电容电极材料Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方及其制备方法，该制备方法是以无机钴盐和铁氰化钾为反应原料，以柠檬酸三钠为络合稳定剂，采用液相共沉淀反应法，通过控制铁氰化钾的用量及静置老化时间等反应条件，制备出Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方材料。利用该方法制备可以制备晶型稳定的Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方，且所制备的Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方具有高电容器性能。

本发明解决问题的技术方案是：一种高性能超级电容电极材料Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方的制备方法，其步骤如下：

称取无机钴盐和络合稳定剂分别溶于去离子水中配制无机钴盐溶液和络合稳定剂溶液，将上述溶液混合，称取铁氰化钾溶于去离子水中配制成铁氰化钾溶液；在搅拌下，将铁氰化钾溶液缓慢滴加入混合溶液中；室温下，静置24小时，离心收集样品，使用去离子水洗涤多次，干燥即得到Co-Fe类普鲁士蓝纳米立方。

上述反应过程中，络合稳定剂溶液是将络合稳定剂加入到去离子水中配制成的溶液。

优选的，无机钴盐为氯化钴。

优选的，络合稳定剂为柠檬酸三钠。

优选的，所述铁氰化钾与无机钴盐的摩尔比为2:3～4:3，络合稳定剂与无机钴盐的摩尔比为5:3。

作为优选，所述铁氰化钾浓度为0.02mol/L，无机钴盐溶液浓度为0.03mol/L，络合稳定剂溶液浓度为0.05mol/L。