[发明专利]基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料及制备方法

权利要求书

1.基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料，其特征在于，包括有羧基化的碳纳米管，羧基化的碳纳米管表面覆盖有纳米SiO₂球，所述纳米SiO₂球的外表面包覆有纳米碳壳，所述羧基化的碳纳米管连接包覆有纳米碳壳的纳米SiO₂球。

2.根据权利要求1所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料，其特征在于，所述纳米碳壳由包覆在纳米SiO₂球外表面的树脂在惰性气体气氛中高温碳化得到。

3.基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1或2所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料，包括以下步骤；

(1)前驱体的制备：将羧基化的碳纳米管分散到乙醇水溶液中，反复超声和搅拌，使得羧基化的碳纳米管分散均匀，向混合溶液中加入氨水并在室温下搅拌均匀，再向其中逐滴缓慢滴加正硅酸四乙酯，在恒温条件下水浴搅拌，向上述混合溶液中加入间苯二酚和甲醛以合成酚醛树脂，保持恒温搅拌2-5h，最后清洗并收集产物；

(2)前驱体的碳化：将步骤(1)得到的产物转入到管式炉中，以氮气为保护气氛，在高温下碳化2-4h，即制备得到高导电性和高比容量的二氧化硅基杂化超级电容器电极材料。

4.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的恒温水浴搅拌的温度设置为30-60℃。

5.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的恒温水浴搅拌的时间设置为20-40min。

6.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的羧基化的碳纳米管的质量为酚醛树脂质量的1-10％。

7.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的管式炉中碳化温度设置为700-1000℃。

8.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤(1)的具体步骤为：向100ml的95％乙醇中加入60mg的羧基化的碳纳米管，反复超声4次得到直至形成稳定的悬浮液，再向其中加入氨水调节pH并在室温下搅拌至溶液均匀，之后将正硅酸四乙酯缓慢滴入上述混合溶液中，在45℃恒温条件下水浴搅拌25min。再加入间苯二酚和甲醛以合成酚醛树脂，45℃恒温搅拌3h，最后清洗并收集产物。

9.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤(1)的具体步骤为：向90ml的无水乙醇以及10ml去离子水的混合溶液中加入30mg的羧基化的碳纳米管，反复超声4次得到直至形成稳定的悬浮液，再向其中氨水调节pH并在室温下搅拌均匀，之后向其中逐滴缓慢滴加正硅酸四乙酯，在55℃恒温条件下水浴搅拌25min。再加入间苯二酚和甲醛以合成酚醛树脂，45℃恒温搅拌2h，最后清洗并收集产物。

10.根据权利要求3所述的基于二氧化硅的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤(1)的具体步骤为：向97.5ml的无水乙醇以及2.5ml去离子水的混合溶液中加入30mg的羧基化的碳纳米管，反复超声4次得到直至形成稳定的悬浮液，再加入氨水调节pH并在室温下搅拌均匀，之后向其中逐滴缓慢滴加正硅酸四乙酯，在35℃恒温条件下水浴搅拌40min，再加入间苯二酚和甲醛以合成酚醛树脂，45℃恒温搅拌4h，最后清洗并收集产物。