[发明专利]泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料、耐低温超级电容器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐低温超级电容器电极材料领域，尤其涉及一种泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料、耐低温超级电容器及其制备方法，包括以下步骤：将醋酸钴溶于乙二醇溶液中，搅拌均匀得到粉色的透明溶液；将十六烷基三甲基溴化氨加入到所述粉色的透明溶液中，搅拌至溶解，得到混合溶液；将所述混合溶液放入内衬为聚四氟乙烯的反应釜内，并向所述反应釜内加入预处理的泡沫镍进行水热反应，反应结束后取出泡沫镍，反复超声清洗后进行干燥处理；对干燥处理后的泡沫镍进行热处理，本发明制备得到生长在泡沫镍上的缺陷型四氧化三钴(D‑Co₃O₄)在低温下仍然具有较高的比容量，组装成的超级电容器可耐低温，因此具有重大的应用前景。

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料领域，具体涉及一种泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料、耐低温超级电容器及制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，超级电容器作为一种新型的绿色能量储存器件，具有功率密度高、循环寿命长、充放电速度快、绿色无污染和安全便携等一系列优势，已经受到了研究者们的广泛关注，并且得到了快速的发展。超级电容器的性能主要由电极材料决定。因此通过合理的设计能够得到理想的耐低温电极材料，使其能够承受苛刻的温度条件，在低温下稳定储能，实现高储能、长循环寿命。

超级电容器作为一种新型的绿色能量储存器件，具有功率密度高、循环寿命长、充放电速度快、绿色无污染和安全便携等一系列优势，已经受到了研究者们的广泛关注，并且得到了快速的发展。超级电容器的性能主要由电极材料决定。因此通过合理的设计能够得到理想的耐低温电极材料，使其能够承受苛刻的温度条件，在低温下稳定储能，实现高储能、长循环寿命。

四氧化三钴(Co₃O₄)是一种重要的无机p型半导体金属氧化物，广泛应用于锂离子电池、催化剂、超级电容器、传感器、磁性材料等领域。Co₃O₄由于来源丰富、价廉易得、化学性质稳定等优点在光催化剂领域有巨大的潜在应用价值。但是目前的Co₃O₄的制备方法复杂，且制备的Co₃O₄电化学性能较差，在低温条件下无法进行工作。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提出一种泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料、耐低温超级电容器及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

将醋酸钴溶于乙二醇溶液中，搅拌均匀得到粉色的透明溶液；

将十六烷基三甲基溴化氨加入到所述粉色的透明溶液中，搅拌至溶解，得到混合溶液；

将所述混合溶液放入内衬为聚四氟乙烯的反应釜内，并向所述反应釜内加入预处理的泡沫镍进行反应，反应后的泡沫镍表面生长了紫粉色物质，对其反复清洗后进行干燥处理；

对干燥处理后的泡沫镍复合材料进行热处理。

本发明第二方面提供了一种由上述所述制备方法制备得到的泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料。

本发明第三方面提供了一种超级电容器，包含如上所述的泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料。

另外，根据本发明上述泡沫镍负载缺陷型四氧化三钴纳米材料的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述泡沫镍的预处理步骤包括：

将泡沫镍剪成片，依次在盐酸、乙醇、水溶液中进行超声清洗，然后再进行干燥处理。

根据本发明的一个实施例，所述泡沫镍的预处理步骤中干燥处理的温度为60－80℃。