CN106384679B - 一种哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备方法，采用简单的碱处理Ce‑MOF，合成分等级哑铃型CeO2。该方法工艺简单，成本廉价，能耗低，重现性好，性能优异。所制备的分等级哑铃型CeO2做成超级电容器电极具有很高的比容量和循环稳定性，分等级哑铃型CeO2电极其最大比容量可达779 F·g‑1，循环10000圈后，容量保持率为91%以上。

Description

一种哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备方法
技术领域
本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备方法。
背景技术
自1957年美国科学家Becker取得第一篇双层电容器专利至今，超级电容器以其较高的功率密、快速的充放电能力、稳定的循环寿命及绿色环保等优点而被广泛研究。传统的超级电容器电极材料可以分为三大类，碳材料、金属有机物和导电聚合物。其中碳材料虽循环性能较好，但能量密度较低。而金属有机物和导电聚合物虽能量密度较大，但循环性能和功率密度欠佳。所以，研究和开发更高能量密度、更大充放倍率、更长循环寿命的超级电容器已然成为一种发展的趋势。而CeO2因其低成本，来源丰富和可变价性质，是近些年研究的一种热门的电极材料。
目前还未有用碱处理Ce-MOF制备分等级哑铃型CeO2的相关专利报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备方法，采用简单的碱处理Ce-MOF，合成分等级哑铃型CeO2。该方法工艺简单，成本廉价，能耗低，重现性好，性能优异。所制备的分等级哑铃型CeO2做成超级电容器电极具有很高的比容量和循环稳定性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明采用简单的碱处理Ce-MOF，合成分等级哑铃型CeO2。
具体制备方法：将0.1g均苯三甲酸溶解在40ml乙醇/水（乙醇/水=1/3 v/v）混合溶液中，之后取 1mL 0.5mol/L的硝酸铈溶液逐滴加入上述的溶液中，搅拌数分钟，将所得产品用水和乙醇洗涤数次，烘干，然后将样品置于2 mol/L KOH溶液中处理2小时，即可得到分等级哑铃型CeO2。
最后将这种分等级哑铃型CeO2材料做成超级电容器电极进行电化学性能测试，电解液分别为2M KOH、2M KOH + 0.05M K4Fe(CN)6、2 M KOH + 0.1M K4Fe(CN)6。实验表明所制备的分等级哑铃型CeO2电极其最大比容量可达779 F·g-1，循环10000圈后，容量保持率为91%。
本发明的显著优点在于：采用简单的碱处理Ce-MOF，合成分等级哑铃型CeO2，该方法工艺简单，成本廉价，能耗低，重现性好，性能优异，便于大规模应用。所制备的分等级哑铃型CeO2做成超级电容器电极具有很高的比容量和循环稳定性，分等级哑铃型CeO2电极其最大比容量可达779 F·g-1，循环10000圈后，容量保持率为91%以上。
附图说明
图1是CeO2的X射线衍射图。
图2是CeO2的扫描电镜图。
图3是CeO2的透射电镜图及选区电子衍射图。
图4是CeO2的电化学性能图。
图5是电流密度为10A·g-1时, CeO2电极的循环性能。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1 哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备
将0.1g均苯三甲酸溶解在40ml乙醇/水（乙醇/水=1/3 v/v）混合溶液中，之后取1mL 0.5mol/L的硝酸铈溶液逐滴加入上述的溶液中，搅拌5分钟，将所得产品用水和乙醇洗涤数次，烘干，然后将样品置于2 mol/L KOH溶液中处理2小时，即可得到分等级哑铃型CeO2。
由图1、2、3可知，本发明制得的材料确为分等级哑铃型CeO2。
实施例2 电化学性能测试
将实施例1制得的分等级哑铃型CeO2材料做成超级电容器电极进行电化学性能测试，电解液分别为2M KOH、2M KOH + 0.05M K4Fe(CN)6、2 M KOH + 0.1M K4Fe(CN)6。实验结果如图4所示，当电解液为2 M KOH + 0.1M K4Fe(CN)6时，分等级哑铃型CeO2电极其最大比容量可达779 F·g-1；由图5可知，循环10000圈后，容量保持率为91%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种哑铃型CeO2超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，采用简单的碱处理Ce-MOF，合成分等级哑铃型CeO2，具体步骤如下：将0.1g均苯三甲酸溶解在40ml乙醇/水混合溶液中，其中乙醇与水的体积比为1:3，之后取 1mL 0.5mol/L的硝酸铈溶液逐滴加入上述的溶液中，搅拌3-5分钟，将所得产品用水和乙醇洗涤，烘干，然后将样品置于2 mol/LKOH溶液中处理2小时，得到分等级哑铃型CeO2。
2.一种如权利要求1所述的制备方法制得的哑铃型CeO2超级电容器电极材料。
3.一种如权利要求2所述的哑铃型CeO2超级电容器电极材料的应用，其特征在于，所述的哑铃型CeO2用于制备超级电容器电极材料。
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