CN108648924A - 辐照法制备wo3.2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法 - Google Patents

辐照法制备wo3.2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108648924A
CN108648924A CN201810474118.6A CN201810474118A CN108648924A CN 108648924 A CN108648924 A CN 108648924A CN 201810474118 A CN201810474118 A CN 201810474118A CN 108648924 A CN108648924 A CN 108648924A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bamboo charcoal
adulterates
electrode material
super capacitor
irradiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810474118.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108648924B (zh
Inventor
唐永建
杨帆
付志兵
王朝阳
刘西川
米睿
袁磊
钟铭龙
杨曦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201810474118.6A priority Critical patent/CN108648924B/zh
Publication of CN108648924A publication Critical patent/CN108648924A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108648924B publication Critical patent/CN108648924B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32Carbon-based
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括:将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,烘干;按重量份,将烘干后的竹炭加入WCl6溶液中,然后加入抗氧化剂,得到混合料液;将混合料液超声处理;将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,剂量为50‑1000KGy的条件下进行辐照;将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,干燥,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。本发明的制备方法具有操作简单易行,可重复性强,成本低,对环境无污染等特点。制备的WO3·2H2O掺杂的竹炭材料作为超级电容器电极材料,能够进一步提高电池容量,增强其循环性能。

Description

辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法
技术领域
本发明属于材料制备领域,涉及了一种采用辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,具体涉及一种利用60Co产生的γ射线辐照从而制备出WO3·2H2O掺杂的竹炭,以及其在超级电容器电极材料的方面应用。
背景技术
超级电容器,又称电化学电容器,是20世纪70~80年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件,具有比容大、功率密度高、循环寿命长和对环境无污染等特点。超级电容器的这些特点使它有希望成为本世纪新型的绿色能源,如:用作各种存储器的备用电源或与电池联用组成电动汽车的动力系统等。
根据储能机理的不同,超级电容器可以分为建立在电极/电解液界面双电层基础上的双电层电容器和建立在电极/电解液界面发生的高度可逆的快速氧化还原反应基础上的赝电容器。双电层电容器的电极材料主要是各种高比表面积碳材料,如:活性炭、碳纳米管和碳气凝胶等。由于碳纳米管和碳气凝胶的价格因素,活性炭由于价格低廉从而得到了广泛地应用。然而活性碳材料的超级电容器比电容量一般都不高。赝电容电容器材料有如金属氧化物(WO3和RuO2等)和导电聚合物等,具有较高的比电容量,但由于其比表面积较小,严重影响有效物质的分散,从而限制了其应用。
利用两种储能机理材料的优缺点,目前人们着眼于将两种材料联合起来应用于超级电容器上。目前主要的合成方法有化学合成,如溶胶凝胶法,水热法,沉淀法,浸置法等,化学合成法的主要缺点在于需要使用大量的化学试剂,从而引起了环境压力以及制备成本较高;另一种为物理合成法,即采用简单的物理混合的方法,将金属氧化物直接与活性炭材料混合,此方法具有简便易操作的特点,然而最大的问题在于掺杂不均。
本发明综合了双电层电容器的电极材料竹炭的较大比表面积,以及赝电容电容器材料WO3·2H2O的高电容性能的优势,首次通过辐照合成法,成功制备出掺杂均匀的WO3·2H2O负载的竹炭。并首次通过此方法制备出WO3·2H2O负载的竹炭,并得到了比电容较高,循环使用性能优异的WO3·2H2O掺杂的竹炭材料。
发明内容
为了克服目前电池的比电容低,价格昂贵等问题,本发明的目的在于提供WO3·2H2O掺杂的竹炭作为超级电容器电极材料的制备方法。采用γ辐照方法制备出可循环使用寿命长的超级电容器电极材料。
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80~120℃下烘干12~36小时;
步骤二、按重量份,将烘干后的竹炭0.01~10份加入6~10份0.001~5mol/L的WCl6溶液中,然后加入1~5份抗氧化剂,得到混合料液;将混合料液超声处理5~120min;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在50~200Gy/min总剂量为50~1000KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80~120℃下干燥12-36小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。
优选的是,所述抗氧化剂为异丙醇、十二烷基硒,二芳基硒、环烷酸铋、月桂酸铋中的一种或几种的组合。
优选的是,所述抗氧化剂为重量比为1:2:1的异丙醇、十二烷基硒和月桂酸铋。
优选的是,所述步骤一和步骤二之间还包括以下过程:按重量份,取10份烘干后的竹炭、100份0.5mol/L的硝酸和20份0.1mol/L的硫酸,加入密封容器中,向其中通入氮气使料液中氮气饱和,然后将该密封容器置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照处理,过滤后用水清洗,干燥,得到预改性竹炭;所述辐照处理的辐照剂量率为100~200kGy/min,辐照剂量为100~1000kGy。
优选的是,所述预改性竹炭还包括以下处理过程:按重量份,取10~15份预改性竹炭、0.5~1.5份十二烷基氨基丙酸钠、1~3份钛酸酯偶联剂、50~60份去离子水,加入超临界反应装置中,密封,通入二氧化碳至30~40MPa、温度60~70℃下的条件下反应2~5小时,卸压,分离,干燥,得到改性竹炭;然后在大气压低温等离子体装置中按照5~15L/h的气流量通入气体,将改性竹炭送入大气压低温等离子体装置中,使改性竹炭处于大气压低温等离子体的喷射出口处20~60mm,控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5~15mm/s,处理30~90min后,得到改性竹炭。
优选的是,所述气体为空气、稀有气体/氧气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
优选的是,在大气压条件下,在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压,使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体,并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流,使等离子体射流喷射于改性竹炭上,对改性竹炭进行再次处理;所述工作电压采用高压交流电源提供,所述工作电压为25~85kV的交流电压,频率为50~250kHz。
优选的是,在超声处理过程中,向混合料液中从底部通入氮气;所述氮气的流速为180~200mL/min。
优选的是,所述超声的频率为30~45KHz,超声采用间歇辐照,间歇辐照时的间歇时间为15~20s/5~10s。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明的制备方法具有操作简单易行,可重复性强,成本低,对环境无污染等特点。利用本方法制备的WO3·2H2O掺杂的竹炭材料作为超级电容器电极材料,此制备方法能够有效实现竹炭的均匀掺杂,从而进一步提高电池容量,增强其循环性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明:
图1为实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的XRD图谱;
图2是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的SEM图;
图3是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭材料的XPS图;
图4为图3W 4f的XPS图谱;
图5为图3C 1s的XPS图谱;
图6为图3O 1s的XPS图谱;
图7是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的超级电容器电极材料的循环伏安曲线CV;
图8为实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的超级电容器电极材料在电流密度为1A/g下的充电/放电曲线;
图9为实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的超级电容器电极材料在不同电流密度下的比电容;
图10是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂的竹炭材料作为超级电容器电极材料的循环性能测试。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1:
一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80℃下烘干24小时;
步骤二、将烘干后的竹炭1g加入8mL 0.1mol/L的WCl6溶液中,然后加入2mL抗氧化剂异丙醇,得到混合料液;将混合料液放入能封口的定制玻璃容器中,超声30min;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在100Gy/min总剂量为1000KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80℃下干燥24小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。
图1为实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的XRD图谱。由图1(C代表纯竹炭,C+WO3代表实施例1制备的WO3·2H2O掺杂的竹炭)可看出样品的主要由WO3·2H2O和竹炭组成。
图2是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的SEM图。可看出WO3·2H2O颗粒均匀的分布在竹炭表面。
图3~6是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭材料的XPS图,从图3可以看出,样品的主要由为C、W、O元素组成。结合图4证实了W的存在形式为WO3
图7是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的超级电容器电极材料的循环伏安曲线CV(扫描速率50mV/s;0.5M KOH溶液;Hg/HgO电极),与纯竹炭对比可看出,掺杂后的样品CV曲线的面积远大于竹炭,说明其电容量高;图8为实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的超级电容器电极材料在电流密度为1A/g下的充电/放电曲线与纯竹炭对比可看出,掺杂后的样品CV曲线的面积远大于竹炭,说明其电容量高;图9为实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂竹炭的超级电容器电极材料在不同电流密度下的比电容,可以看出该样品具有很好的倍率性能。
图10是本发明实施例1中制备的WO3·2H2O掺杂的竹炭材料作为超级电容器电极材料的循环性能图。由图10可看出,在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为220.8F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在180.8F/g,保持率为82%。说明了掺杂了WO3·2H2O的竹炭,从而成功获得了一种具有使用寿命长、制备方法简单的超级电容器电极材料。
实施例2:
一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80℃下烘干24小时;
步骤二、将烘干后的竹炭1g加入8mL 0.1mol/L的WCl6溶液中,然后加入2mL抗氧化剂异丙醇,得到混合料液;将混合料液放入能封口的定制玻璃容器中,超声30min;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在50Gy/min总剂量为500KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80℃下干燥24小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为222.5F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在184.6F/g,保持率为83%。
实施例3:
一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80℃下烘干24小时;
步骤二、将烘干后的竹炭1g加入8mL 1mol/L的WCl6溶液中,然后加入2mL抗氧化剂异丙醇,得到混合料液;将混合料液放入能封口的定制玻璃容器中,超声30min;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在200Gy/min总剂量为1000KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80℃下干燥24小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为223.8F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在184.8F/g,保持率为82.6%。
实施例4:
一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80℃下烘干24小时;
步骤二、将烘干后的竹炭1g加入8mL 0.2mol/L的WCl6溶液中,然后加入2mL抗氧化剂异丙醇,得到混合料液;将混合料液放入能封口的定制玻璃容器中,超声30min;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在200Gy/min总剂量为1000KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80℃下干燥24小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为225.5F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在186.2F/g,保持率为82.6%。
实施例5:
一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80℃下烘干24小时;
步骤二、将烘干后的竹炭1g加入8mL 0.2mol/L的WCl6溶液中,然后加入2mL抗氧化剂,得到混合料液;将混合料液放入能封口的定制玻璃容器中,超声30min;所述抗氧化剂为重量比为1:2:1的异丙醇、十二烷基硒和月桂酸铋;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在200Gy/min总剂量为1000KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80℃下干燥24小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为238.8F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在212.3F/g,保持率为88.9%。
实施例6:
所述步骤一和步骤二之间还包括以下过程:取10g烘干后的竹炭、100g0.5mol/L的硝酸和20g 0.1mol/L的硫酸,加入密封容器中,向其中通入氮气使料液中氮气饱和,然后将该密封容器置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照处理,过滤后用水清洗,干燥,得到预改性竹炭;所述辐照处理的辐照剂量率为100kGy/min,辐照剂量为1000kGy;
其余工艺参数和过程与实施例4中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为250.3F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在231.2F/g,保持率为92.4%。
实施例7:
所述步骤一和步骤二之间还包括以下过程:取10g烘干后的竹炭、100g0.5mol/L的硝酸和20g 0.1mol/L的硫酸,加入密封容器中,向其中通入氮气使料液中氮气饱和,然后将该密封容器置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照处理,过滤后用水清洗,干燥,得到预改性竹炭;所述辐照处理的辐照剂量率为200kGy/min,辐照剂量为1000kGy;
其余工艺参数和过程与实施例4中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为252.4F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在233.2F/g,保持率为92.4%。
实施例8:
所述预改性竹炭还包括以下处理过程:取10g预改性竹炭、1.5g十二烷基氨基丙酸钠、1g钛酸酯偶联剂、60g去离子水,加入超临界反应装置中,密封,通入二氧化碳至40MPa、温度70℃下的条件下反应3小时,卸压,分离,干燥,得到改性竹炭;然后在大气压低温等离子体装置中按照15L/h的气流量通入气体,将改性竹炭送入大气压低温等离子体装置中,使改性竹炭处于大气压低温等离子体的喷射出口处60mm,控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在12mm/s,处理90min后,得到改性竹炭。所述气体为稀有气体/氧气和氨气的混合;其中,在大气压条件下,在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压,使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体,并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流,使等离子体射流喷射于改性竹炭上,对改性竹炭进行再次处理;所述工作电压采用高压交流电源提供,所述工作电压为65kV的交流电压,频率为100kHz。
其余工艺参数和过程与实施例6中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为285.6F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在270.2F/g,保持率为94.6%。
实施例9:
所述预改性竹炭还包括以下处理过程:取12g预改性竹炭、1g十二烷基氨基丙酸钠、2g钛酸酯偶联剂、60g去离子水,加入超临界反应装置中,密封,通入二氧化碳至35MPa、温度65℃下的条件下反应5小时,卸压,分离,干燥,得到改性竹炭;然后在大气压低温等离子体装置中按照12L/h的气流量通入气体,将改性竹炭送入大气压低温等离子体装置中,使改性竹炭处于大气压低温等离子体的喷射出口处60mm,控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在15mm/s,处理90min后,得到改性竹炭。所述气体为稀有气体/氧气和氨气的混合;其中,在大气压条件下,在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压,使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体,并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流,使等离子体射流喷射于改性竹炭上,对改性竹炭进行再次处理;所述工作电压采用高压交流电源提供,所述工作电压为25kV的交流电压,频率为65kHz。
其余工艺参数和过程与实施例7中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为288.5F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在271.8F/g,保持率为94.2%。
实施例10:
在超声处理过程中,向混合料液中从底部通入氮气;所述氮气的流速为200mL/min;所述超声的频率为45KHz,超声采用间歇辐照,间歇辐照时的间歇时间为15s/5s,即辐照15s,停止辐照5s,以此循环。
其余工艺参数和过程与实施例4中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为235.5F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在215.2F/g,保持率为91.2%。
实施例11:
在超声处理过程中,向混合料液中从底部通入氮气;所述氮气的流速为180mL/min;所述超声的频率为35KHz,超声采用间歇辐照,间歇辐照时的间歇时间为20s/10s,即辐照20s,停止辐照10s,以此循环。
其余工艺参数和过程与实施例4中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为236.8F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在216.4F/g,保持率为91.2%。
实施例12:
在超声处理过程中,向混合料液中从底部通入氮气;所述氮气的流速为180mL/min;所述超声的频率为35KHz,超声采用间歇辐照,间歇辐照时的间歇时间为20s/10s,即辐照20s,停止辐照10s,以此循环。
其余工艺参数和过程与实施例9中的完全相同。在4A/g的电流密度下,WO3·2H2O掺杂的竹炭材料首次放电比容量为305.8F/g,经过10000次循环后,比电容量仍能保持在295.8F/g,保持率为96.7%。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将竹炭分别用乙醇和去离子水清洗后,在温度80~120℃下烘干12~36小时;
步骤二、按重量份,将烘干后的竹炭0.01~10份加入6~10份0.001~5mol/L的WCl6溶液中,然后加入1~5份抗氧化剂,得到混合料液;将混合料液超声处理5~120min;
步骤三、将超声后的混合料液密封,并将混合物置于60Co产生的γ射线中,在50~200Gy/min总剂量为50~1000KGy的条件下进行辐照;
步骤四、将辐照后的混合物样品进行离心分离,并用去离子水和乙醇分别清洗多次后,在80~120℃下干燥12-36小时,得到WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料。
2.如权利要求1所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述抗氧化剂为异丙醇、十二烷基硒,二芳基硒、环烷酸铋、月桂酸铋中的一种或几种的组合。
3.如权利要求1所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述抗氧化剂为重量比为1:2:1的异丙醇、十二烷基硒和月桂酸铋。
4.如权利要求1所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述步骤一和步骤二之间还包括以下过程:按重量份,取10份烘干后的竹炭、100份0.5mol/L的硝酸和20份0.1mol/L的硫酸,加入密封容器中,向其中通入氮气使料液中氮气饱和,然后将该密封容器置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照处理,过滤后用水清洗,干燥,得到预改性竹炭;所述辐照处理的辐照剂量率为100~200kGy/min,辐照剂量为100~1000KGy。
5.如权利要求4所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述预改性竹炭还包括以下处理过程:按重量份,取10~15份预改性竹炭、0.5~1.5份十二烷基氨基丙酸钠、1~3份钛酸酯偶联剂、50~60份去离子水,加入超临界反应装置中,密封,通入二氧化碳至30~40MPa、温度60~70℃下的条件下反应2~5小时,卸压,分离,干燥,得到改性竹炭;然后在大气压低温等离子体装置中按照5~15L/h的气流量通入气体,将改性竹炭送入大气压低温等离子体装置中,使改性竹炭处于大气压低温等离子体的喷射出口处20~60mm,控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5~15mm/s,处理30~90min后,得到改性竹炭。
6.如权利要求5所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述气体为空气、稀有气体/氧气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
7.如权利要求5所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,在大气压条件下,在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压,使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体,并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流,使等离子体射流喷射于改性竹炭上,对改性竹炭进行再次处理;所述工作电压采用高压交流电源提供,所述工作电压为25~85kV的交流电压,频率为50~250kHz。
8.如权利要求1所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,在超声处理过程中,向混合料液中从底部通入氮气;所述氮气的流速为180~200mL/min。
9.如权利要求8所述的辐照法制备WO3·2H2O掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述超声的频率为30~45KHz,超声采用间歇辐照,间歇辐照时的间歇时间为15~20s/5~10s。
CN201810474118.6A 2018-05-17 2018-05-17 辐照法制备wo3·2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法 Active CN108648924B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810474118.6A CN108648924B (zh) 2018-05-17 2018-05-17 辐照法制备wo3·2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810474118.6A CN108648924B (zh) 2018-05-17 2018-05-17 辐照法制备wo3·2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108648924A true CN108648924A (zh) 2018-10-12
CN108648924B CN108648924B (zh) 2019-10-25

Family

ID=63756485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810474118.6A Active CN108648924B (zh) 2018-05-17 2018-05-17 辐照法制备wo3·2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108648924B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110219066A (zh) * 2019-05-09 2019-09-10 海盐县硕创服装研究所 内衣用抗静电竹炭纤维

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826539A (zh) * 2016-06-02 2016-08-03 南阳师范学院 一种wo3-x/c复合材料、制备方法及其用途
CN106449166A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 东华大学 基于单壁碳纳米管/氧化钨纳米线复合薄膜电极的超级电容器制备方法
CN106847544A (zh) * 2017-03-10 2017-06-13 东华大学 一种高比电容柔性超级电容器负极材料的制备方法
CN107275112A (zh) * 2017-08-15 2017-10-20 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 辐照法制备MnO2掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826539A (zh) * 2016-06-02 2016-08-03 南阳师范学院 一种wo3-x/c复合材料、制备方法及其用途
CN106449166A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 东华大学 基于单壁碳纳米管/氧化钨纳米线复合薄膜电极的超级电容器制备方法
CN106847544A (zh) * 2017-03-10 2017-06-13 东华大学 一种高比电容柔性超级电容器负极材料的制备方法
CN107275112A (zh) * 2017-08-15 2017-10-20 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 辐照法制备MnO2掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONG-HUEI WANG: "Dispersing WO3 in carbon aerogel makes an outstanding supercapacitor electrode material", 《ELSEVIER》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110219066A (zh) * 2019-05-09 2019-09-10 海盐县硕创服装研究所 内衣用抗静电竹炭纤维

Also Published As

Publication number Publication date
CN108648924B (zh) 2019-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103794806B (zh) 一种锂空气电池正极用纳米氮化铁-碳复合催化剂及其制备方法
CN105118688B (zh) 一种细菌纤维素/活性碳纤维/石墨烯膜材料的制备方法及其应用
CN107010670A (zh) 一种MoSxOy/碳纳米复合材料、其制备方法及其应用
CN106356525B (zh) 一种石墨烯原位生长FeOOH纳米阵列锂离子电池负极材料的制备方法
CN101409152B (zh) 一种超级电容器用元素掺杂二氧化锰电极材料的制备方法
CN107658474A (zh) 一种氮硫共掺杂多孔碳微球及制备方法、用途和氧还原电极
CN109192940A (zh) 一种二氧化钛/石墨烯多元改性Mxene复合材料及其制备方法
CN105140042B (zh) 一种细菌纤维素/活性碳纤维/碳纳米管膜材料的制备方法及其应用
CN101373670B (zh) 一种太阳能电池的多孔铂电极的制备方法
CN102324505A (zh) 负载锐钛矿型纳米二氧化钛的石墨烯制备方法及其应用
CN106744842A (zh) 一种制备石墨烯材料的方法及其在化学储能和/或转化中的用途
CN105384169B (zh) 一种超级电容器电极用活性炭的制备方法
CN103632857A (zh) 氧化镍/还原氧化石墨烯纳米片复合材料的制备方法
CN104319405A (zh) 全钒液流电池用纳米石墨粉/纳米碳纤维复合电极的制备方法
CN108584944A (zh) 一种超级电容器用高比表面积富氮分级多孔炭电极材料的制备方法
CN105788885B (zh) 一种爆炸法制备茶花花瓣基硫、氮共掺杂褶皱碳纳米片的工艺及超级电容器电极的制备方法
CN107045948A (zh) NaxMnO2正极材料、制备方法及其应用
CN106328383B (zh) 一种微球状分级结构碳包裹钴酸镍纳米棒复合材料的制备方法
CN108648924B (zh) 辐照法制备wo3·2h2o掺杂竹炭基超级电容器电极材料的方法
CN106876150A (zh) 一种多孔CoAl双金属氧化物二维阶层结构电极材料及其制备方法
CN110335766A (zh) 基于mof的多孔聚苯胺电极材料及其制备方法和用途
CN108666144A (zh) 一种三维花状氢氧化钴-石墨烯复合材料及其制备方法
CN106356196A (zh) 一种二氧化锰/碳纸复合电极材料及其制备方法
CN103632853A (zh) 石墨烯复合电极、电容器的制备方法
CN112897581B (zh) 一种全钒氧化还原电池电极材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant