[发明专利]一种一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机材料的制备领域，具体涉及一种一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料及其制备方法。该方法的具体步骤为：将钴盐和次氮基三乙酸溶解于异丙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌，形成混合均匀的溶液；将上述混合均匀的溶液置于水热反应釜中密封，水热反应结束后，经洗涤、离心分离出固体粉末，真空干燥后，得到前驱物；将得到的前驱物在空气氛围中进行高温煅烧，冷却至室温即可得到一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料。该方法制备得到的一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料具有很好的连续性且形状均匀、纯度高，用作超级电容器电极材料时，表现出高的比电容和倍率性能。本发明制备方法简单、易于操作、重复性好。

技术领域

本发明属于无机材料的制备领域，具体涉及一种一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种重要的储能设备，以其寿命长、充电速度快、功率密度高等优点引起了人们的广泛兴趣。超级电容器可以通过在活性材料表面进行离子吸附或可逆法拉第氧化还原反应来存储能量，在供电系统、混合动力汽车、工业规模电力和能源管理等方面都具有很大的应用潜力。从材料的角度出发，超级电容器电极材料主要分为三类：碳材料、金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物。其中金属氧化物或羟基材料比导电聚合物和碳基材料产生的比电容更高而备受关注。

在各种过渡金属氧化物中，Co₃O₄因其成本低、氧化还原活性好、理论比电容高(3560 F g⁻¹)而被认为是最具吸引力的材料之一。然而，在实际测量中，Co₃O₄的比电容距离理论比电容还有一定的差距。通过不同的制备方法来控制纳米尺度上的形貌，以达到减小尺寸和增大比表面积的作用，可以有效的获得更多的活性位点，提高其比电容和改善倍率性能。此外，一维多孔材料，不仅可以增加有效接触面积，而且有利于电子传输。因此，开发一种新型的一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料及其制备技术具有重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料及其制备方法，该制备方法简单、易于操作、重复性好，所制备得到一维多孔纳米线状的四氧化三钴连续性好、形状均匀、纯度高且在超级电容器的应用中表现出优异的性能。

本发明提出的技术方案：

一种一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料及其制备方法，其特征在于采用以下步骤：

（1）将钴盐和次氮基三乙酸溶解于异丙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌30min，形成混合均匀的溶液；其中，钴盐在溶液中的浓度为0.05—0.2mol/L，次氮基三乙酸在溶液中的浓度为0.1—0.3mol/L；异丙醇和去离子水的体积比为1：4—4：1；

（2）将步骤（1）得到的混合均匀的溶液置于水热反应釜中密封，在150—200℃反应12—36h，反应结束后，自然冷却至室温，经离心分离出固体粉末，洗涤，真空干燥后，得到前驱物；

（3）将步骤（2）得到的前驱物在空气氛围中煅烧，以0.5—10℃/min的升温速率加热到300—500℃，煅烧0.2—4h，冷却至室温即得一维多孔纳米线状四氧化三钴电极材料。

优选地，步骤（1）中所述的钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴或乙酸钴。

优选地，步骤（1）中所述的钴盐在溶液中的浓度为0.173mol/L，次氮基三乙酸在溶液中的浓度为0.118mol/L。

优选地，步骤（1）中所述的异丙醇和去离子水体积比为3：1。

优选地，步骤（2）中所述的混合均匀溶液置于水热反应釜中密封，水热条件为180℃反应24h。

优选地，步骤（3）中所述的升温速率为1℃/min，煅烧温度为350℃，煅烧时间为0.5h。

有益效果