一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法
【專利說明】一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于材料化學領域，涉及一種超級電容器的電極材料，特別涉及一種二氧化錳/碳復合材料，具體來說是一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法。
【背景技術】
[0003]超級電容器是一種新型的能量貯存、轉換裝置，具有高能量密度、快速充放電、長壽面、低污染等優點，被廣泛應用于電動汽車及各類電子產品中，而電極材料則是對其性能的主要影響因素。
[0004]目前，Μη02由于其優異的電化學性能，被普遍認為是最有可能成為仙02的替代品的材料，然而純的11102具有導電性差，性能利用率低等局限。二氧化錳/碳微球的復合材料則兼具碳材料良好的導電性和胞02高比電容的特點，是一種性能更優的電極材料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法，所述的這種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法解決了現有技術中利用水熱法制備二氧化錳/碳微球電極工藝復雜、能耗高的技術問題。
[0006]本發明提供了一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法，以惰性電極為陰、陽極，以含有有機試劑和錳酸鹽的水溶液為電解液，采用恒壓的方式進行電解，所述的電壓為1-300V，控制溫度為25~90°C，電解完后，將陰極上得到的產物用去離子水沖洗，然后烘干，即得二氧化錳/碳微球電極；在所述含有有機試劑和錳酸鹽的水溶液中，錳離子的濃度為0.001-0.01mol/L，有機試劑的體積濃度為0.05-0.5 ;所述的有機試劑為η-甲級吡咯烷酮、甲醇、乙醇或丙酮中的一種或兩種以上混合物。
[0007]進一步的，所述惰性電極為不銹鋼電極、玻碳電極、石墨電極、鈦電極或鉑電極。
[0008]進一步的，所述錳酸鹽為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或兩種以上的混合物。
[0009]本發明在制備過程中采用了 Μη離子的催化作用，既降低了有機物的分解電壓，又具有安全、低能耗的效果，進而降低了成本，有效提高了材料的沉積速率，提高了成產效率。
[0010]本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明實現了一步法制備二氧化錳/碳微球材料，有效縮短了生產流程，降低了生產成本。同時，由于本發明在常溫常壓下制備二氧化錳/碳微球材料，較之水熱法更安全、更節能、也更快速，使得生產過程更安全，更適合于工業化生產。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1是實施例1中得到的二氧化錳/碳微球電極的SEM圖。
[0012]圖2是實施例1中得到的二氧化錳/碳微球的ΤΕΜ圖。
[0013]圖3是實施例1中得到的二氧化錳/碳微球的電極Raman圖。
[0014]圖4是實施例1中得到的二氧化錳/碳微球電極的循環伏安圖。
[0015]圖5是實施例1中得到的二氧化錳/碳微球電極的充放電曲線圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體實施例并結合附圖對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0017]實施例1
本發明的一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球的方法，具體包括如下步驟:(1)、以不銹鋼電極為陰極、以鉑片電極為陽極，以含有濃度為0.0Olmol/L的硝酸錳和體積濃度為0.1的NMP水溶液為電解液，50°C條件下，恒定電壓ΙΟΟν，電解30min。電解完后，將在陰極上得到的產物用去離子水沖洗后，在80°C條件下烘干，即得二氧化錳/碳微球電極。
[0018]實施例2
本發明的一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球的方法，具體包括如下步驟:
(1)、以Ti片電極為陰極、以鉑片電極為陽極，以含有濃度為0.001mol/L的硝酸錳和體積濃度為0.1的NMP水溶液為電解液，50°C條件下，恒定電壓200v，電解30min。電解完后，將在陰極上得到的產物用去離子水沖洗后，在80°C條件下烘干，即得二氧化錳/碳微球電極。
[0019]實施例3
本發明的一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球的方法，具體包括如下步驟:(1)、以不銹鋼片電極為陰極、以鉑片電極為陽極，以含有濃度為0.005mol/L的硝酸錳和體積濃度為0.1的NMP水溶液為電解液，50°C條件下，恒定電壓5v，電解8h。電解完后，將在陰極上得到的產物用去離子水沖洗后，在80°C條件下烘干，即得二氧化錳/碳微球電極。
[0020]以上所述僅是本發明的實施方式的舉例，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法，其特征在于:以惰性電極為陰、陽極，以含有有機試劑和錳酸鹽的水溶液為電解液，采用恒壓的方式進行電解，所述的電壓為1-300V，控制溫度為25~90°C，電解完后，將陰極上得到的產物用去離子水沖洗，然后烘干，即得二氧化錳/碳微球電極；在所述含有有機試劑和錳酸鹽的水溶液中，錳離子的濃度為0.001-0.01mol/L，有機試劑的體積濃度為0.05-0.5 ;所述的有機試劑為η-甲級吡咯烷酮、甲醇、乙醇或丙酮中的一種或兩種以上混合物。2.如權利要求1所述的一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法，其特征在于:所述惰性電極為不銹鋼電極、玻碳電極、石墨電極、鈦電極或鉑電極。3.如權利要求1所述的一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法，其特征在于:所述錳酸鹽為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或兩種以上的混合物。
【專利摘要】本發明一種利用有機物電解法制備二氧化錳/碳微球電極的方法，以惰性電極為陰、陽極，以含有有機試劑和錳酸鹽的水溶液為電解液，采用恒壓的方式進行電解，電壓為1-300V，控制溫度為25~90℃，電解完后，將陰極上得到的產物用去離子水沖洗，然后烘干，即得二氧化錳/碳微球電極；在含有有機試劑和錳酸鹽的水溶液中，錳離子的濃度為0.001-0.01mol/L，有機試劑的體積濃度為0.05-0.5；有機試劑為n-甲級吡咯烷酮、甲醇、乙醇或丙酮中的一種或兩種以上混合物。本發明在制備過程中采用了Mn離子的催化作用，既降低了有機物的分解電壓，又具有安全、低能耗的效果，有效提高了材料的沉積速率，提高了成產效率。
【IPC分類】H01G11/86, H01G11/42, H01G11/30, H01G11/46
【公開號】CN105304355
【申請號】CN201510749496
【發明人】張全生, 雷天輝, 張立恒, 張道明, 霍夢飛, 任楨
【申請人】上海應用技術學院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月5日