[发明专利]一种超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料及其制备方法，通过水热法，生成了氧化锌模板，以此为载体，通过葡萄糖水热碳化，反应2～6小时，在氧化锌模板上表面生成碳管，通过阴极电沉积法，反应5～25min，并在氩气保护下高温热处理，制备超级电容器碳管和碳化钼复合电极材料。该电极材料包括基底、设置在基底上的纳米碳管以及包覆在纳米碳管上的碳化钼纳米层。纳米碳管的直径为80～500nm，化钼纳米层的厚度为50～100nm。本发明复合材料具有高比电容和高循环寿命，高能量和高功率密度及高循环寿命，在移动通讯、电动汽车、太阳能发电和航空航天等领域具有广阔的应用前景。 1

主权项

1.一种超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，包括基底、设置在所述基底上的纳米碳管以及包覆在所述纳米碳管上的碳化钼纳米层，所述的纳米碳管的直径为80～500nm，所述的碳化钼纳米层的厚度为50～100nm；

所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料是根据以下方法制备的：

(1)六次甲基四胺水溶液和硝酸锌水溶液混合，以泡沫镍为基底，进行第一步水热反应，得到ZnO模板；

(2)将步骤(1)中所制得的ZnO模板与葡萄糖水溶液进行第二步水热反应，洗涤烘干后，再进行热处理，得到生长有纳米碳管的泡沫镍；

(3)将钼酸钠、过氧化氢、水混合，并用酸调节pH至2～4，形成含钼盐电解液；

(4)以步骤(2)制备的生长有纳米碳管的泡沫镍为工作电极，铂片为辅助电极，采用步骤(3)制备的含钼盐电解液，构成电化学双电极体系，施加电流，在泡沫镍上沉积，使钼元素包覆在纳米碳管表面，之后将产物洗涤干燥，之后在700～900℃高温处理，得到超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料。

2.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(1)中，所述的六次甲基四胺水溶液的浓度为0.025～0.2mol/L，所述的硝酸锌水溶液的浓度为0.025～0.2mol/L。

3.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(1)中，所述的六次甲基四胺水溶液中六次甲基四胺与硝酸锌水溶液中硝酸锌的摩尔比为0.5～1.5：1。

4.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(1)中，所述的第一步水热反应的条件为：水热温度为80～100℃，水热时间为5～11小时。

5.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(2)中，所述的第二步水热反应的条件为：水热温度为170～190℃，水热时间为2～6小时。

6.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(2)中，所述的热处理的条件为：温度为400～600℃，时间为1～3小时。

7.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(3)中，所述的钼酸钠、过氧化氢、水的质量比为2.5：0.7～1.3：450～550。

8.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(4)中，在所述的电化学双电极体系中，在工作电极施加阴极电流0.5～2.5mA/cm²，反应5～25min。

9.根据权利要求1所述的超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料，其特征在于，步骤(4)中，所述的高温处理的时间为1～3h。