[发明专利]基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料、制备方法和超级电容器

权利要求书

1.一种基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料，其特征在于：包括碳化木片；所述碳化木片为杉木片经过碳化和活化后形成，所述碳化木片上形成有管胞结构，所述管胞结构的内壁上通过化学气相沉积原位锚固生长有多壁碳纳米管使得在碳化木片上形成有MWCNT-CW支架，并且通过电化学沉积将Co(OH)₂纳米片包裹在多壁碳纳米管上得到基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料；

所述电化学沉积为：在含0.1 mol/L的 Co(NO₃)₂•6H₂O的溶液中，在相对于饱和甘汞电极的-0.9V下，将Co(OH)₂电沉积到MWCNT-CW支架中；电化学沉积是在三电极系统中进行的，使用含有MWCNT-CW支架的碳化木片作为工作电极，铂电极作为对电极，以及饱和甘汞电极作为参考电极。

2.根据权利要求1所述的基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料，其特征在于：碳化为在250°C的鼓风干燥箱中干燥3-9小时以进行预碳化后将木片放置管炉中在Ar气的保护下加热至1000°C碳化3-9小时。

3.根据权利要求1所述的基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料，其特征在于：所述活化为在750°C下用CO₂气体流动气氛中活化8-12小时，所述CO2的流动速度为60-100 sccm。

4.根据权利要求1所述的基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料，其特征在于：所述在管胞结构上化学气相沉积原位锚固生长多壁碳纳米管的步骤为：将活化后的碳化木片在80-100 ℃的0.25mol/L的Ni（NO₃）₂水溶液中浸泡15 min，去除水分后；以H₂为还原气，乙烯为碳源，Ar为保护气，在管式炉中进行化学气相沉积，得到化学气相沉积后的片状杉木片，使得在碳化木片的管胞结构上化学气相沉积原位锚固生长有多壁碳纳米管。

5.根据权利要求4所述的基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料，其特征在于：所述H2气流的流量为20-40 sccm，所述Ar气流的流量为300-500 sccm，所述乙烯气流的流量为80-100 sccm；化学气相沉积的时间为3-10 min。

6.一种基于多壁碳纳米管-碳化木材混合支架的电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将杉木片自然风干后，切成预设尺寸；

2）碳化，将步骤1）的杉木片放置在热风干燥箱内与碳化4-8 h，在Ar气的保护下，在800-1200 ℃下碳化4-8 h，得到OWC薄片；

3）CO₂活化：将OWC薄片在CO₂和Ar混合气流中，活化8-12 h，并且切削或者打磨至预设的尺寸，形成AWC电极；活化温度为650-850 ℃；Ar气流流量为CO₂流量的3倍所述CO₂流量为60-80 sccm；

4）除杂；

5）MWCNT-CW支架的制备，将步骤4）处理后的AWC电极在Ni（NO₃）₂水溶液中浸泡10-20min，然后在干燥箱中去除水分，以H₂为还原气，乙烯为碳源，Ar为保护气，在管式炉中进行化学气相沉积，得到MWCNT-CW支架；所述H₂气流的流量为20-40 sccm，所述Ar气流的流量为300-500 sccm，所述乙烯气流的流量为80-100 sccm；化学气相沉积的时间为3-10 min；

6）将步骤5）的MWCNT-CW支架进行亲水性处理；

7）Co(OH)₂ / MWCNT-CW复合电极的制备，将步骤6）的MWCNT-CW支架浸入到含有0.1mol/L Co(NO₃)₂•6H2O的溶液中，MWCNT-CW支架作为工作电极，铂电极作为对电极，以及饱和甘汞电极作为参考电极进行电化学沉积，电化学沉积时间在1-9小时；电化学沉积后干燥。