[发明专利]一种CoFe2O4量子点的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种CoFe₂O₄量子点的制备方法：(1)将钴盐、亚铁盐和分散剂加入到二元醇与去离子水的混合溶液中混合均匀；(2)将步骤(1)后得到的混合溶液转移至高压反应釜中进行反应，冷却，将在高压反应釜中得到的沉淀物经过滤、洗涤，得到有机金属复合前驱体；(3)将有机金属复合前驱体在空气中进行煅烧，得到的粉体材料即为CoFe₂O₄量子点。本发明制成的量子点CoFe₂O₄可应用于超级电容器材料。本发明通过溶剂热反应合成出有机金属复合前驱体，使得钴、铁元素在原子层面上形成了混合，从而保证了后续煅烧时能够得到单相的CoFe₂O₄，无杂相。本发明合成的CoFe₂O₄量子点粒度小、粒度均匀、具有均匀格状条纹、呈现正方形单晶形态，量子限制效应显著提高了其电化学性能。

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，具体涉及一种CoFe₂O₄量子点的制备方法及其应用。

背景技术

超级电容器是一种具有显著优点的功率型储能器件，具有较高的功率密度和能量密度以及较长的循环寿命等特点。过渡金属化合物因自身的优异电化学特性，被认为是超级电容器的最佳电极材料。其中，钴氧化物因其具有多种可变价态，理论容量高及化学稳定性等优点，引起了极大关注。然而，单一的钴氧化物导电性较差，加上钴金属元素价格相对昂贵，限制了其实际应用场景。同为过渡金属元素的铁元素同样具有良好的赝电容特性，通过引入相对廉价的铁元素与钴、氧组成新的双金属氧化物，能够有效提升材料的导电性能，同时大幅降低材料的制备成本，CoFe₂O₄是其中的典型代表。然而，现有技术合成的CoFe₂O₄主要用于磁性材料领域，颗粒偏大，若直接用于超级电容器材料，则电化学性能不佳，存在初始比电容下降严重、循环性能较差等明显的缺点，进而限制了超级电容器的能量密度和功率密度，因此还需进一步对其进行改性，以提升其电化学性能。

通过控制材料的形貌和结构，能够显著改善材料的电化学性能。在众多的调控实现的特殊结构中，量子点具有比表面积高，活性位点多，离子扩散长度短和量子限制效应存在等优良特性，因此，合成CoFe₂O₄量子点成为一种能有效提高材料电化学性能的途径。然而目前，量子点材料的合成存在一定技术难题，如材料形貌不均一，易生成杂质等。因此，亟需开发出一种CoFe₂O₄量子点的合成方法，用来改善超级电容器的电化学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种 CoFe₂O₄量子点的制备方法及其应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种CoFe₂O₄量子点的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钴盐、亚铁盐和分散剂加入到二元醇与去离子水的混合溶液中混合均匀；

(2)将步骤(1)后得到的混合溶液转移至高压反应釜中进行溶剂热反应，冷却，将在高压反应釜中得到的沉淀物经过滤、洗涤，得到有机金属复合前驱体；

(3)将所述的有机金属复合前驱体在空气中进行煅烧，得到的粉体材料即为所述的 CoFe₂O₄量子点。