[发明专利]一种高性能超级电容器用介观结构碳基纳米笼的制备方法在审
| 申请号： | 202111360190.4 | 申请日： | 2021-11-17 |
| 公开（公告）号： | CN114141548A | 公开（公告）日： | 2022-03-04 |
| 发明（设计）人： | 李国昌;刘笑宇;王喜章;吴强;杨立军;胡征 | 申请（专利权）人： | 南京来璋新材料科技有限公司 |
| 主分类号： | H01G11/86 | 分类号： | H01G11/86;H01G11/36 |
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| 地址： | 210000 江苏省南京市*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 性能 超级 电容 器用 结构 纳米 制备 方法 | ||
本发明公开了一种高性能超级电容器用介观结构碳基纳米笼的制备方法，包括如下步骤：S1、将碱式碳酸镁(4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O)在马弗炉中以10℃min‑1的速度加热到800℃，得到介观结构MgO；S2、将步骤S1所得的MgO和含有Zn(NO3)2·6H2O的乙醇溶液混合，磁力搅拌，然后将悬浮液过滤并在80℃下真空干燥12h，得到Zn(NO3)2/MgO预模板；S3、将步骤S2所得的Zn(NO3)2/MgO预模板在氩气惰性气氛下以5‑10℃/min的速率升温至生长温度进行碳纳米笼沉积，反应结束后，自然降温至室温后取出MgO@碳纳米笼样品；S4、将步骤S3所得的MgO@碳纳米笼样品用稀酸浸泡、洗涤去除MgO模板，过滤、水洗多次后干燥得到产品。本发明得到的介观结构碳基纳米笼兼具了高导电性(导电性高达921S/m)、高比表面积(2700m2g‑1)和大孔‑介孔‑微孔共存特征。
技术领域
本发明涉及碳基纳米笼的制备技术领域，具体为一种高性能超级电容器用介观结构碳基纳米笼的制备方法。
背景技术
设计、开发兼具高能量密度和高功率密度的能量存储装置是人们追求的目标，双电层超级电容器(EDLCs)通过在电极/电解液界面快速吸附电解液离子来存储能量，具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点，sp2纳米碳具有良好的电导率、多样的形貌和较高的物理化学稳定性，是目前最常用的EDLCs电极材料；
碳材料的孔结构对EDLCs性能起着关键性的作用，大孔作为离子缓存库可以减小扩散距离，介孔可以为离子输运和电荷存储提供快速通道和大的表面积，微孔可以进一步增加电荷存储；
因此，优异的EDLCs性能通常需要大孔、介孔和微孔之间的平衡，3D介观结构纳米碳因具有良好孔结构和高比表面积，被认为是很有前途的EDLCs用电极材料。
发明内容
本发明提供一种高性能超级电容器用介观结构碳基纳米笼的制备方法，可以有效解决上述背景技术中提出制备介观结构纳米碳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能超级电容器用介观结构碳基纳米笼的制备方法，包括如下步骤：
S1、将碱式碳酸镁(4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O)在马弗炉中以10℃min-1的速度加热到800℃，得到介观结构MgO；
S2、将步骤S1所得的MgO和含有Zn(NO3)2·6H2O的乙醇溶液混合，磁力搅拌，然后将悬浮液过滤并在80℃下真空干燥12h，得到Zn(NO3)2/MgO预模板；
S3、将步骤S2所得的Zn(NO3)2/MgO预模板在氩气惰性气氛下以5-10℃/min的速率升温至生长温度进行碳纳米笼沉积，反应结束后，自然降温至室温后取出MgO@碳纳米笼样品；
S4、将步骤S3所得的MgO@碳纳米笼样品用稀酸浸泡、洗涤去除MgO模板，过滤、水洗多次后干燥得到产品。
根据上述技术方案，所述S2中的Zn(NO3)2·6H2O含量为2.5-7.5mmol，搅拌时间为2-5小时。
根据上述技术方案，所述S3中的生长温度为800-1000℃，石墨烯生长反应的时间为60-120min；
所述惰性气体为氩气、氮气、氦气中的一种或多种。
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