CN106298282A - 一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，涉及一种提高TiO2纳米管电容性能的方法。本发明是要解决现有TiO2纳米管电容性能较差的问题。方法：一、抛光及清洗；二、制备乙二醇电解液；三、阳极氧化处理，得到TiO2‑MoO3纳米管；四、热处理；五、脉冲电沉积处理，即完成。本发明将MoO3和MnO2联合起来，协同作用，对其进行电化学修饰，从而使其比电容大大提高，在0.5M Na2SO4中对其进行电化学测试，面积比电容可高达到30‑46mF/cm2。本发明用于超级电容器领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高TiO2纳米管电容性能的方法。
背景技术
随着能源问题和人们环保意识的增强，超级电容器(EDLC)的研究与应用已经引起人们的广泛重视，EDLC是介于传统电容器与化学电源的一种新型储能元件，又叫双电层电容器。根据储能机理，超级电容器可分为双电层电容器和法拉第赝电容器。EDLC中起核心作用的一部分是其电极材料，因此，开发合适的电极材料成为了改良EDLC的主要方向。
TiO2是一种具有应用潜力的n型宽禁带半导体材料，纳米TiO2具有化学稳定性高、催化活性强、光电转换效率高、成本低等特点。相对于纳米颗粒TiO2，TiO2纳米管具有较大的比表面积和更好的电子传输路径，在超级电容器领域具有良好的应用前景。然而目前TiO2纳米管的电容性能不高，限制了其在超级电容器领域的应用。
发明内容
本发明是要解决现有TiO2纳米管电容性能较差的问题，提供一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法。
本发明提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，按以下步骤进行：
一、抛光及清洗：将厚度为1～4mm的Ti-Mo合金依次用800目、1500目、2500目和5000目的砂纸抛光后，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗，然后干燥；
二、制备电解液：首先将NH4F加入到去离子水中，搅拌溶解，然后加入乙二醇，继续搅拌，得到乙二醇电解液；
三、阳极氧化处理：以步骤一处理后的Ti-Mo合金片作为阳极，Pt片作为阴极，加入乙二醇电解液，使阳极和阴极浸没到电解液中，在阳极和阴极两端加50V的直流电压，阳极氧化1小时，将氧化后的Ti-Mo合金片浸泡到无水乙醇中5～10分钟，然后在空气中干燥，得到TiO2-MoO3纳米管；在阳极氧化后的TiO2-MoO3纳米管为无定形的，需要经过热处理才能使其晶化；
四、热处理：对TiO2-MoO3纳米管在350～650℃下热处理2h；
五、脉冲电沉积处理：采用三电极体系进行电沉积，以TiO2-MoO3纳米管作为工作电极，以Pt片作为辅助电极，以甘汞电极(SCE)作为参比电极，电解液为MnSO4和Na2SO4的水溶液，脉冲电沉积参数设置包括两部分：施加一个阳极脉冲100mA/cm2，使Mn2+氧化为MnO2，施加一个延迟脉冲0mA/cm2，使得Mn2+扩散到纳米管内部的电沉积界面。控制施加的电荷量为0.5C/cm2，即完成。
进一步的，步骤一所述Ti-Mo合金中Mo的质量百分比为7％。
进一步的，步骤一所述干燥为置于60～70℃的烘箱中干燥。
进一步的，步骤二所述乙二醇电解液中NH4F的浓度为0.18mol/L，乙二醇的浓度为2mol/L。
进一步的，步骤五所述电解液中MnSO4的浓度为0.0625～1mol/L MnSO4，Na2SO4的浓度为0.25～1mol/L。
进一步的，步骤五中阳极脉冲的施加时间为0.25～0.5s，延迟脉冲的施加时间为10～20s，脉冲循环为10～20cycles。
本发明的有益效果：
本发明方法以Ti-Mo合金为原料制备TiO2-MoO3纳米管，金属钛中掺杂钼制备二氧化钛-三氧化钼纳米管可以大大提高二氧化钛纳米管的比电容，然后再修饰二氧化锰进一步提高比电容，从而得到的材料具有优异的电容性能。
MoO3价格低廉且能量密度高，为Li+的嵌入提供了足够的空间(一个Mo原子约容纳1.5个Li+)。但是MoO3的离子和电子传输能力差，这限制了其电化学响应。本发明将MoO3和MnO2结合到一起，既具备了高的能量密度和功率密度，又具有了良好的循环稳定性，可作为理想的超级电容器电极材料。
本发明方法中TiO2纳米管作为基底材料为电子的传输提供了有利的通道，同时将MoO3和MnO2联合起来，协同作用，对其进行电化学修饰，从而使其比电容大大提高，在0.5MNa2SO4中对其进行电化学测试，面积比电容可高达到30-46mF/cm2。
附图说明
图1为TiO2-MoO3纳米管扫描电子显微镜(SEM)测试图；
图2为TiO2-MoO3@MnO2纳米管SEM测试图；
图3为MnO2纳米颗粒沉积曲线；
图4为TiO2-MoO3@MnO2纳米管能谱测试(EDS)图；
图5为不同热处理温度下的循环伏安(CV)曲线；
图6为TiO2-MoO3及TiO2-MoO3@MnO2纳米管的循环伏安(CV)曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，按以下步骤进行：
一、抛光及清洗：将厚度为1～4mm的Ti-Mo合金依次用800目、1500目、2500目和5000目的砂纸抛光后，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗，然后干燥；
二、制备电解液：首先将NH4F加入到去离子水中，搅拌溶解，然后加入乙二醇，继续搅拌，得到乙二醇电解液；
三、阳极氧化处理：以步骤一处理后的Ti-Mo合金片作为阳极，Pt片作为阴极，加入乙二醇电解液，使阳极和阴极浸没到电解液中，在阳极和阴极两端加50V的直流电压，阳极氧化1小时，将氧化后的Ti-Mo合金片浸泡到无水乙醇中5～10分钟，然后在空气中干燥，得到TiO2-MoO3纳米管；
四、热处理：对TiO2-MoO3纳米管在350～650℃下热处理2h；
五、脉冲电沉积处理：采用三电极体系进行电沉积，以TiO2-MoO3纳米管作为工作电极，以Pt片作为辅助电极，以甘汞电极作为参比电极，电解液为MnSO4和Na2SO4的水溶液，脉冲电沉积参数设置包括两部分：施加一个阳极脉冲100mA/cm2，施加一个延迟脉冲0mA/cm2，控制施加的电荷量为0.5C/cm2，即完成。
本实施方式先以Ti-Mo合金为基底，通过阳极氧化法制备TiO2-MoO3纳米管，再通过脉冲电沉积的方法，实现MnO2与TiO2-MoO3纳米管的复合，充分发挥三者的优势，提高了TiO2纳米管电容性能，在0.5M Na2SO4中对其进行电化学测试，面积比电容可高达30-46mF/cm2，为今后的研究起到借鉴和启发作用。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将厚度为2～3mm的Ti-Mo合金依次用800目、1500目、2500目和5000目的砂纸抛光。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述Ti-Mo合金中Mo的质量百分比为7％。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一所述干燥为置于60～70℃的烘箱中干燥。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二所述乙二醇电解液中NH4F的浓度为0.18mol/L，乙二醇的浓度为2mol/L。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中对TiO2-MoO3纳米管在450～550℃下热处理2h。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五所述电解液中MnSO4的浓度为0.0625～1mol/L MnSO4，Na2SO4的浓度为0.25～1mol/L。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中阳极脉冲的施加时间为0.25～0.5s。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤五中延迟脉冲的施加时间为10～20s。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤五中脉冲循环为10～20cycles。其它与具体实施方式一至九之一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，按以下步骤进行：
一、抛光及清洗：将厚度为2mm的Ti-Mo合金依次用800目、1500目、2500目和5000目的砂纸抛光后，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗，然后在60℃的烘箱中干燥；其中所述Ti-Mo合金中Mo的质量百分比为7％；
二、制备电解液：首先将NH4F加入到去离子水中，利用磁力搅拌器搅拌至溶解，然后加入乙二醇，继续搅拌至混合均匀，得到乙二醇电解液；其中乙二醇电解液中NH4F的浓度为0.18mol/L，乙二醇的浓度为2mol/L；
三、阳极氧化处理：以步骤一处理后的Ti-Mo合金片作为阳极，Pt片作为阴极，加入乙二醇电解液，使阳极和阴极浸没到电解液中，在阳极和阴极两端加50V的直流电压，阳极氧化1小时，将氧化后的Ti-Mo合金片浸泡到无水乙醇中10分钟，然后在空气中干燥，得到TiO2-MoO3纳米管；
在阳极氧化后的TiO2-MoO3纳米管为无定形的，需要经过热处理才能使其晶化。
四、热处理：将TiO2-MoO3纳米管分别在350℃下进行热处理2h；
五、脉冲电沉积处理：采用三电极体系进行电沉积，以TiO2-MoO3纳米管作为工作电极，以Pt片作为辅助电极，以甘汞电极(SCE)作为参比电极，电解液为含0.0625mol/L MnSO4和0.25mol/L Na2SO4的水溶液，脉冲电沉积参数设置包括两部分：施加一个阳极脉冲100mA/cm2，使Mn2+氧化为MnO2，施加一个延迟脉冲0mA/cm2，使得Mn2+扩散到纳米管内部的电沉积界面。MnO2的负载量通过固定施加的电荷量来控制，本发明控制施加的电荷量为0.5C/cm2。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是步骤四中热处理温度为450℃，其他步骤与参数与实施例1相同。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是步骤四中热处理温度为550℃，其他步骤与参数与实施例1相同。
实施例4：
本实施例与实施例1不同的是步骤四中热处理温度为650℃，其他步骤与参数与实施例1相同。
当沉积参数为：100mA cm2，0.25s；0mA，20s，20cycles时，得到沉积曲线(如图2)，对产物进行SEM及EDS测试(图3和图4)。
(一)SEM测试：
TiO2-MoO3纳米管扫描电子显微镜测试图如图1所示，TiO2-MoO3@MnO2纳米管SEM测试图如图2所示。SEM测试结果表明，在经阳极氧化后在Ti-Mo合金表面形成多孔的TiO2-MoO3纳米管，管的内径大约为70-80nm，管长为9mm。
MnO2纳米颗粒沉积曲线如图3所示，可以看出MnO2沉积成功。
TiO2-MoO3@MnO2纳米管能谱测试(EDS)图如图4所示，将EDS测试结果整理得到表1产物的元素组成，表1中的结果表明样品由Mo、Na、Mn、O和Ti组成，其中C来自测试用的导电胶、清洗未彻底残存的部分乙二醇及扫描电子显微镜中的机油。
表1
(二)电化学性能测试：
对不同温度下热处理2h的TiO2-MoO3纳米管样品进行循环伏安测试(10毫伏/秒)，不同热处理温度下的循环伏安(CV)曲线如图5所示，图中曲线1表示350℃，曲线2表示450℃，曲线3表示550℃，曲线4表示650℃。确定最佳热处理温度为350℃。
进行脉冲电沉积，对TiO2-MoO3及TiO2-MoO3@MnO2纳米管在0.5M Na2SO4中以铂片为对电极，SCE为参比电极进行循环伏安测试(100毫伏/秒)，如图6所示，图中曲线a表示TiO2-MoO3纳米管，曲线b表示TiO2-MoO3@MnO2纳米管。可以看出，表面修饰MnO2纳米颗粒后，比电容明显增大。比电容比二氧化钛-三氧化钼纳米管提高了10倍以上。
Claims (10)
1.一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、抛光及清洗：将厚度为1～4mm的Ti-Mo合金依次用800目、1500目、2500目和5000目的砂纸抛光后，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗，然后干燥；
二、制备电解液：首先将NH4F加入到去离子水中，搅拌溶解，然后加入乙二醇，继续搅拌，得到乙二醇电解液；
三、阳极氧化处理：以步骤一处理后的Ti-Mo合金片作为阳极，Pt片作为阴极，加入乙二醇电解液，使阳极和阴极浸没到电解液中，在阳极和阴极两端加50V的直流电压，阳极氧化1小时，将氧化后的Ti-Mo合金片浸泡到无水乙醇中5～10分钟，然后在空气中干燥，得到TiO2-MoO3纳米管；
四、热处理：对TiO2-MoO3纳米管在350～650℃下热处理2h；
五、脉冲电沉积处理：采用三电极体系进行电沉积，以TiO2-MoO3纳米管作为工作电极，以Pt片作为辅助电极，以甘汞电极作为参比电极，电解液为MnSO4和Na2SO4的水溶液，脉冲电沉积参数设置包括两部分：施加一个阳极脉冲100mA/cm2，施加一个延迟脉冲0mA/cm2，控制施加的电荷量为0.5C/cm2，即完成。
2.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤一中将厚度为2～3mm的Ti-Mo合金依次用800目、1500目、2500目和5000目的砂纸抛光。
3.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤一所述Ti-Mo合金中Mo的质量百分比为7％。
4.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤一所述干燥为置于60～70℃的烘箱中干燥。
5.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤二所述乙二醇电解液中NH4F的浓度为0.18mol/L，乙二醇的浓度为2mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤四中对TiO2-MoO3纳米管在450～550℃下热处理2h。
7.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤五所述电解液中MnSO4的浓度为0.0625～1mol/L MnSO4，Na2SO4的浓度为0.25～1mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤五中阳极脉冲的施加时间为0.25～0.5s。
9.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤五中延迟脉冲的施加时间为10～20s。
10.根据权利要求1所述的一种提高一维TiO2纳米管电容性能的方法，其特征在于步骤五中脉冲循环为10～20cycles。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110923780A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-27 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种阳极氧化二氧化钛纳米管阵列及其制备方法 |
| CN111554526A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-08-18 | 成都信息工程大学 | 一种电沉积制备疏松多孔泡沫镍基底超级电容器的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103594250A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-19 | 南京大学 | 一种高能量密度和长寿命氧化锰/氧氮化钛超级电容材料及制备 |
| CN104240967A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 东南大学 | 一种聚苯胺-二氧化锰-氮化钛纳米线阵列复合材料及其制备方法和应用 |
| KR20150117228A (ko) * | 2014-04-09 | 2015-10-19 | 이화여자대학교 산학협력단 | 슈퍼 커패시터 전극 물질 및 이의 제조 방법 |
| CN105185598A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 合肥工业大学 | 一种用于超级电容器的Mn3O4/TiO2纳米管复合材料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-08-16 CN CN201610674811.9A patent/CN106298282A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103594250A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-19 | 南京大学 | 一种高能量密度和长寿命氧化锰/氧氮化钛超级电容材料及制备 |
| KR20150117228A (ko) * | 2014-04-09 | 2015-10-19 | 이화여자대학교 산학협력단 | 슈퍼 커패시터 전극 물질 및 이의 제조 방법 |
| CN104240967A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 东南大学 | 一种聚苯胺-二氧化锰-氮化钛纳米线阵列复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105185598A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 合肥工业大学 | 一种用于超级电容器的Mn3O4/TiO2纳米管复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 于园: "金属氧化物改性TiO2纳米管阵列制备光电性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 张磊: "石墨烯负载对一维TiO2及MoO3-TiO2纳米管光电性质的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 高标: "TiO2和C复合纳米结构的制备及电化学性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110923780A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-27 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种阳极氧化二氧化钛纳米管阵列及其制备方法 |
| WO2021093791A1 (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种阳极氧化二氧化钛纳米管阵列及其制备方法 |
| CN111554526A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-08-18 | 成都信息工程大学 | 一种电沉积制备疏松多孔泡沫镍基底超级电容器的方法 |
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