[发明专利]基于电化学共沉积的3D核壳纳米线电极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电化学领域，涉及一种基于电化学共沉积的3D核壳纳米线电极材料及其制备方法。本发明提供了一种基于电化学共沉积的3D核壳纳米线电极材料的制备方法，以过渡金属氧化物纳米线阵列为工作电极，以第一过渡金属化合物溶液和导电聚合物单体溶液的混合溶液为电解液，通过电化学共沉积法在过渡金属氧化物纳米线阵列表面制得第二过渡金属化合物和所述导电聚合物复合形成的壳层；所述第二过渡金属盐包括Ni(OH)₂、NiMoO₄、NiCo₂O₄和FeNi₂S₄中的一种或多种；所述第二过渡金属氧化物包括二氧化锰。本发明研发出了能充分发挥多种材料之间的协同效应、具有高导电性、高能量密度和长寿命的超级电容器电极材料。

技术领域

本发明涉及电化学领域，涉及一种基于电化学共沉积的3D核壳纳米线电极材料及其制备方法。

背景技术

人们对传统化石能源的严重依赖，以及过度开采所致石油、煤炭和天然气等不可再生能源逐渐枯竭，致使人们转而开始寻求更多可再生清洁能源。然而，风能、太阳能和潮汐能等可再生清洁能源受时间、地理位置、天气、气候等因素限制严格，存在不连续不稳定的缺点，故亟待开发出更先进的储能设备支持。超级电容器作为一种新型、高效的绿色储能设备，逐渐开始受到人们的重视。其具有非常独特的性能特点，相较于传统电容器，有更高的能量密度；而比二次电池有更大的功率密度和循环寿命。因此，超级电容器有着广泛的应用前景，如新能源汽车、通讯电力、铁路运输和个人便携式电子设备。在保持高循环性能和高功率密度的同时如何将能量密度进一步的提高是当前超级电容器的研究热点。而针对这一问题，便需要对其电极材料的设计和制备进一步探索，例如对多种材料进行复合，利用不同材料之间的协同效应，简易地制备出高比能量、优异导电性、高循环性能和低成本的超电容电极材料。

目前，国内外在高比表面和多元复合电极材料的研究方面已取得一定进展。但制备出的材料复合结构较为简单，仅仅涉及两类材料，无法充分发挥多种材料之间的协同效应，难以满足高性能超级电容器在高导电性、高能量密度和长寿命的要求。

因此，研究出由多种材料复合、能充分发挥多种材料之间的协同效应、具有高导电性、高能量密度和长寿命的超级电容器电极材料成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于电化学共沉积的3D核壳纳米线电极材料及其制备方法，研发出能充分发挥多种材料之间的协同效应、具有高导电性、高能量密度和长寿命的超级电容器电极材料。

本发明提供了一种基于电化学共沉积的3D核壳纳米线电极材料的制备方法，以过渡金属氧化物纳米线阵列为工作电极，以第一过渡金属化合物溶液和导电聚合物单体溶液的混合溶液为电解液，通过电化学共沉积法在过渡金属氧化物纳米线阵列表面制得第二过渡金属化合物和导电聚合物复合形成的壳层；

所述第二过渡金属化合物包括第二过渡金属盐和第二过渡金属氧化物；

所述第二过渡金属盐包括Ni(OH)₂、NiMoO₄、NiCo₂O₄和FeNi₂S₄中的一种或多种；

所述第二过渡金属氧化物包括二氧化锰。

需要说明的是，本发明中所有的溶液均为水溶液。

优选的，所述过渡金属氧化物纳米线阵列包括Co₃O₄纳米线阵列、NiCo₂O₄纳米线阵列、Ni(OH)₂纳米线阵列、NiMoO₄纳米线阵列和TiO₂纳米线阵列中的一种或多种。