[发明专利]一种用于超级电容器的复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于超级电容器的CoFe₂O₄/g‑C₃N₄催化剂及其制备方法和应用，以可溶性铁盐、可溶性钴盐和g‑C₃N₄为原料，在碱和稳定剂存在的条件下，进行水热反应，高温煅烧，即得所述CoFe₂O₄/g‑C₃N₄催化剂。本发明制备的CoFe₂O₄/g‑C₃N₄催化剂，具有独特的结构和良好的电化学性能，为超级电容器的发展提供了策略。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在能源危机和环境污染的双重压迫下，人们对现代能源结构不断进行调整，渴求缓解这种情况，人们对超级电容器(SC)领域投入了大量关注。电化学电容器，即所谓的超级电容器，是一种电化学能量存储设备，在能量存储和转换系统中起着重要的作用，其可以提供比电池更高的功率密度和比传统的介电电容器更高的能量密度。超级电容器具有很大的优势，特别是在快速充电和放电以及高度延长的循环寿命方面。

然而，与电池相比，超级电容器受低能量静电相互作用的驱动而具有较低能量密度。为了增加超级电容器的能量密度，已有大量研究从电极材料方面进行探索。可以使用诸如MnO₂或RuO₂的假电容材料作为电极材料。此外，也可以将具有法拉第行为的氧化还原活性材料(通常是电池型电极材料(例如Ni(OH)₂)或氧化还原活性分子(例如蒽醌))与双层电容和良好导电性的碳基材料结合在一起。尖晶石过渡金属氧化物由于其存储电荷的高理论容量，不同类型的2D尖晶石结构的Co基MCo₂O₄(M＝Co，Ni，Zn，Cu，Fe和Mn)材料被认为是SC电极材料的有希望的候选者，这归因于其较高的自然丰度和优越的电化学性能，包括相对较高的电子电导率，丰富的电活性位，较高的比电容，良好的循环稳定性。

此外，尖晶石结构的Co基材料可以与其他纳米材料结合形成各种不同的复合物，例如异质结构，含碳复合物，过渡金属氧化物(TMO)复合物，过渡金属氢氧化物(TMH)复合物，过渡金属硫化物(TMS)复合物，过渡金属磷化物(TMP)复合材料和三元复合材料，可以提供令人满意的电化学性能。

近年来，光辐照介导作为促进能量转换和存储应用的一种很有前景的策略，如析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应和可充电电池等领域。并且在相似的可见光辐照条件下，所得的异质结构电极光催化活性和光电化学性能显著提高，比已经具有良好电容保持力的裸露材料传递的电容更高，这主要归因于材料的光吸收能力、电荷分离效果、表面积、传质和储容以及导电性能。

因此，在提高超级电容器能量密度的基础上，维持较优的电化学性能成为了本领域内研究的难点。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在问题，本发明提供了一种用于超级电容器的复合催化剂及其制备方法和应用，该方法制备出的CoFe2O4/g-C3N4复合催化剂能够作为超级电容器的电极材料，具有独特的结构和良好的电化学性能。

技术方案：为了达到上述发明问题，本发明采取的技术方案如下：

一种用于超级电容器的CoFe₂O₄/g-C₃N₄催化剂的制备方法，以可溶性铁盐、可溶性钴盐和g-C₃N₄为原料，在碱和稳定剂存在的条件下，进行水热反应，高温煅烧，即得所述CoFe₂O₄/g-C₃N₄催化剂。