CN110407183A - 一种碲纳米棒，储能器件及其制备方法，制备碲纳米材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碲纳米棒，储能器件及其制备方法，制备碲纳米材料的方法，涉及碲纳米材料制备领域。该制备碲纳米材料的方法仅通过常温常压的条件，通过简单的电化学剥离方法即可实现碲纳米材料的制备，制备方法操作简单，所用的电解设备简单。该制备方法制备得到的碲纳米棒为一维碲纳米棒，可以广泛应用于多种储能器件，且该储能器件具有电容量高的优势。

Description

一种碲纳米棒，储能器件及其制备方法，制备碲纳米材料的 方法

技术领域

本发明涉及碲纳米材料制备领域，具体而言，涉及一种碲纳米棒，储能器件及其制备方法，制备碲纳米材料的方法。

背景技术

元素碲(Te)作为大家所熟知的半导体，拥有特殊的链状结构，具有许多优秀的性质，例如高压电性，优异的热电性，快速光电导率，光电响应，各向异性晶格热导率，催化活性，气体传感器响应性等。目前，碲纳米材料的合成方法包括微波辅助合成，溶剂热方法，热蒸发和化学气相沉积。然而，这些方法需要苛刻的反应条件，例如高温高压，繁琐的实验步骤，昂贵的实验仪器和很长的反应时间。有些方法还需要使用难挥发的离子液体和有机溶剂，甚至需要加入一些模板，高聚物添加剂和多种基底。现有的合成方法制得的碲纳米材料难免会存在溶剂或添加剂的残留从而降低半导体材料优异的光电性质，而基底添加会在材料转移时产生二次污染，从而限制了碲纳米材料的广泛应用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种制备碲纳米材料的方法，该制备方法不需要添加基底，模板，高聚物添加剂或者难挥发的离子液体和有机溶剂，也不需要高温高压，仅通过常温常压的条件，通过简单的电化学剥离方法即可实现碲纳米材料的制备，制备方法操作简单，所用的电解设备简单。

本发明的第二目的在于提供一种制备碲纳米棒的方法，该制备方法可以通过简单的操作步骤实现碲纳米棒的制备。

本发明的第三目的在于提供一种碲纳米棒，该碲纳米棒为一维碲纳米棒。

本发明的第四目的在于提供一种碲纳米棒制得的储能器件，该储能器件电容量高。

本发明是这样实现的：

一种碲纳米材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：以碲原料作阴极，以惰性电极作为阳极，通电进行电化学剥离处理，以在电解液中形成碲纳米材料；碲原料为碲晶体。

形成的碲纳米材料为碲纳米球和碲纳米棒中的任意一种或任意两种以上的混合物。碲纳米球即为碲纳米粒子。

本发明通过对碲原料进行电化学剥离处理，可以实现碲的阴极剥离，可以避免由阳极剥离带来碲的部分氧化及产物的官能团化，从而提升剥离产物的质量，收集电解液中的剥离出的悬浊物，即可得到碲纳米材料。由于碲不溶于电解质溶液，在电解质溶液中呈悬浊态，因此收集电解质溶液中的悬浊物即可获得剥离出的碲纳米材料。剥离得到的碲纳米材料受电解质种类的影响得到的碲纳米材料的形貌不同，经发明人大量的试验得出，当电解质为无机酸时，制备得到的碲纳米材料为碲纳米棒，当电解质为无机强酸盐时，制备得到的碲纳米材料为碲纳米球，当电解质为有机酸盐时，制备得到的碲纳米材料为碲纳米球，而由于电解过程剧烈，因而不存在碲纳米线。

进一步的，发明人创造性的发现，当碲原料作为阳极时，任何电解质均无法实现碲的电化学剥离，即使增大电压也无法得到剥离后的碲纳米材料。

进一步地，选择惰性电极作为阳极，惰性电极可以是石墨电极和铂电极中的任意一种，优选为铂电极。可以采用铂丝，铂片或铂棒作为阳极。

在本发明应用较佳的实施例中，上述制备碲纳米材料的方法还包括收集电解液中的碲纳米材料，并进行干燥处理。收集电解液中的碲纳米材料的方法为离心方法。

在本发明应用较佳的实施例中，上述电化学剥离处理时使用的电解质为无机强酸盐，无机酸或有机酸盐；

优选的，电解质为硫酸盐，硝酸盐，盐酸盐或硫酸；

优选的，电解质为硫酸钠，硫酸钾，硝酸钠，氯化锂或硫酸。

进一步地，有机酸盐为醋酸盐，电解质的种类与剥离获得的碲纳米材料的形貌相关，本发明创造性的发现了调控碲纳米材料形貌的方法。

在本发明应用较佳的实施例中，进行电化学剥离时，采用导电材料将碲原料固定至工作电极上，惰性电极置于另一工作电极上，两个工作电极之间的间距为0.5-1.2cm，设置电压为-20V--1V，电解时间为5-20min；

优选的，所述电压为-10--5V，电解时间为10-15min。

通过控制电化学剥离的电压可以实现电化学剥离速率的调控，当电压越大时，碲的剥离速度越快，电解时间越短。当电压越小时，碲的剥离速度越慢，电解时间越长。导电材料优选为铜丝，此外，在其他实施例中，导电材料也可以是银，铅，铁或铝。

一种制备碲纳米棒的方法，包括如下步骤：以碲原料作阴极，以惰性电极作为阳极，通电进行电化学剥离处理，以在电解液中形成碲纳米棒，电化学剥离处理时使用的电解质为无机酸；碲原料为碲晶体。

通过设置无机酸作为电化学剥离时的电解质，从而使电解剥离出的碲纳米材料的形貌为棒状，而不是球状。上述制备碲纳米棒的方法具有步骤简单，电解设备简易，仅通过常温常压的条件，可以实现碲纳米棒的制备。

在本发明应用较佳的实施例中，上述无机酸为硫酸或盐酸，无机酸的摩尔浓度为0.1-1mol/L；优选的，无机酸的摩尔浓度为0.5mol/L。

通过控制无机酸的摩尔浓度可以实现剥离效率的调控，当无机酸的摩尔浓度较高时，可以实现碲纳米材料的快速剥离，当无机酸的摩尔浓度较低时，可以实现碲纳米材料的缓慢剥离。

在本发明应用较佳的实施例中，上述进行电化学剥离时，电压为-20V--1V，电解时间为5-20min；

优选的，电压为-10--5V，电解时间为10-15min。

在发明提供的电解电压和电解时间内进行电化学剥离，可以实现碲纳米棒的快速制备。

在本发明应用较佳的实施例中，上述方法还包括收集电解液中的碲纳米棒，收集电解液中的碲纳米棒采用离心方法收集，优选的，离心方法包括依次进行的初次离心和二次离心；

优选的，初次离心以3000-15000rpm离心5-20min，离心次数为一次或者至少两次，收集得到初次沉淀物，再将初次沉淀物用去离子水或蒸馏水洗涤2-10次得到去除电解质的初次沉淀物；

优选的，二次离心包括将去除电解质的初次沉淀物分散于易挥发的有机溶剂中，依次进行低速离心弃去沉淀和高速离心收集沉淀；

优选的，易挥发的有机溶剂为乙醇或甲醇；

优选的，低速离心为500-3000rpm离心5-10min；高速离心为10000-16000rpm离心10-20min；

优选的，低速离心为1000-1500rpm离心5-10min；高速离心为12000-16000rpm离心15-20min。

通过初次离心和后续洗涤步骤，可以有效实现碲纳米材料的富集和初次沉淀物中的残留电解质的去除，从而减少电解质的残留对后续碲纳米材料性能的影响。

通过二次离心中的低速离心可以将去除电解质的初次沉淀物中的大块碲颗粒去除，从而避免非正常剥离产物的干扰；通过二次离心中的高速离心可以有效富集碲纳米棒，使得制备得到的碲纳米棒更为纯净。采用易挥发的有机溶剂分散初次沉淀物有利于有机溶剂的去除，避免有机溶剂残留至碲纳米材料中。

在本发明应用较佳的实施例中，上述制备碲纳米棒的方法得到碲纳米棒的产率为100mg/10min-141.7mg/10min。

经发明人收集电解10min的碲纳米棒可知，本申请可以在较短的时间内即可达到较高碲纳米棒产率，该产率是现有的制备方法远达不到。

进一步地，在将去除电解质的初次沉淀物分散于易挥发的有机溶剂中后还包括在冰浴条件下超声处理5-15min，使得初次沉淀物充分分散于有机溶剂中，再进行离心沉淀。

进一步地，在二次离心收集沉淀后，还包括对收集的沉淀进行干燥处理，优选的在真空干燥箱中，50-60℃干燥2-3小时。

一种由制备碲纳米棒的方法制备得到的碲纳米棒，该碲纳米棒为一维碲纳米棒，单个碲纳米棒的长度为50-1000nm；

优选的，单个碲纳米棒的长度为100-600nm。

本发明采用无机酸作为电解质，可以实现一维碲纳米棒的制备，且制备得到的碲纳米棒具有100-600nm的长度。

一种由碲纳米棒制得的储能器件，储能器件为电容器，电池，发光二极管或电极；储能器件的电容量为100-337mA h g^-1；

优选的，储能器件为Li-Te电池。

本发明制备得到的储能器件由于电化学剥离法制备的碲纳米棒具有较大的比表面积，使得储能器件本身也具有较高的比电容量，使得其在电输运、光电导、压电与电场发射等方面具有广泛的应用前景。本发明创造性的提供一种具有高电容量的碲纳米棒，这是现有的采用碲纳米材料单独作为活性物质无法达到的电容量。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种制备碲纳米材料的方法，该制备方法不需要添加基底，模板，高聚物添加剂或者难挥发的离子液体和有机溶剂，也不需要高温高压，仅通过常温常压的条件，通过简单的电化学剥离方法即可实现碲纳米材料的制备，制备方法操作简单，所用的电解设备简单。

本发明还提供一种制备碲纳米棒的方法，该制备方法简单，选择无机酸作为电解质使得电化学剥离后的产物为碲纳米棒。

本发明还提供一种碲纳米棒，该碲纳米棒具有一维结构，从而使得碲纳米棒具有较为广泛的应用前景。

本发明还提供一种储能器件，该储能器件具有电容量高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例1中碲晶体的扫描电镜图；

图2为实验例1中电化学剥离得到的碲纳米沉淀物分散于乙醇的实物图及吸收光谱图；

图3为实验例2制备得到的碲纳米棒的扫描电镜图；

图4为实验例3制备得到的碲纳米棒的透射电镜图(a和b)，高分辨透射电镜图(c)和选择区域电子衍射图(d)；

图5为实验例4中碲纳米棒的低放大倍率高角度环形暗场(HAADF)-STEM图(a)及元素分布图(b和c)和能谱图(d)；

图6为实验例5中碲纳米棒的碲纳米棒与碲原料的拉曼光谱图(a)以及X射线粉末衍射图(b)；

图7为实验例6中电化学剥离得到的碲纳米球的透射电镜图(a和b)，高分辨透射电镜图(c)和能谱图(d)；

图8为实验例7中电化学剥离得到的碲纳米球分散于乙醇的实物图及吸收光谱图；

图9为实验例8中碲纳米球与碲原料的拉曼光谱图(a)以及X射线粉末衍射图(b)；

图10为Li-Te电池电化学性能的测试图；

图11为对比例2中电解后的电解液图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种碲纳米棒的制备方法。该方法包括如下步骤：

(1)取大块碲晶体，打碎为粒径约1cm的小碲晶体，小碲晶体的扫描电镜图参照图1所示，图1中的a和b图是不同放大倍数下的碲晶体扫描电镜图，由图可知碲原料晶体具有一定的层柱状结构。将碲晶体放在电化学工作站上，并用铜丝固定至阴极上，阳极采用铂丝；设置阴极与阳极之间的间距为1cm，不使用参比电极，电解质溶液为0.5M硫酸水溶液，电压为-10V，电解工作时间为10min。

(2)电解完成后，将步骤(1)中的电解液置于离心管中，将离心管放在离心机上使用5000rpm的速度离心10min，弃去上清液，收集初次沉淀物，并用去离子水洗涤初次沉淀物5次，以去除电解质硫酸。

(3)将步骤(2)中去除电解质的初次沉淀物分散于无水乙醇中，并用温和的冰浴超声处理10min后置于离心机上，以1500rpm的速度离心5min，弃去大颗粒的碲沉淀物，吸取上清液置于新的离心管中，再以16000rpm的速度离心10min，弃去上清液，收集沉淀物，将沉淀物置于真空干燥箱中，50℃干燥2h，即制得碲纳米棒。

实施例2

本实施例提供了一种快速制备碲纳米球的方法，该制备方法具体包括如下步骤：

(1)取大块碲晶体，打碎为粒径约1cm的小碲晶体，将碲晶体放在电化学工作站上，并用铜丝固定至阴极上，阳极采用铂丝；设置阴极与阳极之间的间距为1cm，不使用参比电极，电解质溶液为0.5M NaCl溶液，电压为-10V，电解工作时间为10min。

(2)电解完成后，将步骤(1)中的电解液置于离心管中，将离心管放在离心机上使用5000rpm的速度离心10min，弃去上清液，收集初次沉淀物，并用去离子水洗涤初次沉淀物5次，以去除电解质硫酸。

(3)将步骤(2)中去除电解质的初次沉淀物分散于无水乙醇中，并用温和的冰浴超声处理10min后置于离心机上，以1500rpm的速度离心5min，弃去大颗粒的碲沉淀物，吸取上清液置于新的离心管中，再以16000rpm的速度离心10min，弃去上清液，收集沉淀物，将沉淀物置于真空干燥箱中，50℃干燥2h，即制得碲纳米球。

实施例3

本实施例与实施例2的区别仅在于：电解质不同，电解质为1M硫酸，电压为-20V，其余条件不变。

实施例4

本实施例与实施例2的区别仅在于：电解质不同，电解质为0.2M硫酸钠，其余条件不变。

实施例5

本实施例与实施例4的区别仅在于：电解质的浓度不同，电解质为0.5M硫酸钠，其余条件不变。

实施例6

本实施例与实施例2的区别仅在于：电解质不同，电解质为0.5M硝酸钠，其余条件不变。

实施例7

本实施例与实施例2的区别仅在于：电解质不同，电解质为0.5M氯化锂，其余条件不变。

实施例8

本实施例与实施例2的区别仅在于：电解质不同，电解质为0.5M硫酸钾，其余条件不变。

实施例9

本实施例与实施例2的区别仅在于：电解质不同，电解质为0.5M醋酸钠，其余条件不变。

实施例10

本实施例与实施例9的区别仅在于：电解质不同，电解质为0.5M醋酸钾，其余条件不变。

实施例11

本实施例与实施例5的区别仅在于：电压不同，电压为-5V，其余条件不变。

实施例12

本实施例与实施例1的区别仅在于：电解质不同，电解质为HCL，其余条件不变。

实施例13

本实施例与实施例1的区别仅在于：电解质不同，电解质为HNO₃，其余条件不变。

对比例1

本实施例与实施例5的区别仅在于：电压不同，电压为10V，其余条件不变。

对比例2

本实施例与实施例3的区别仅在于：电压不同，电压为10V，其余条件不变。

对比例3

本实施例与实施例3的区别仅在于：电解质不同，电解质为盐酸，其余条件不变。

将实施例1-13及对比例1-3电解过程进行记录，并对电解产物进行形貌观察，结果参照表1所示。由表1可知，电解质溶液为无机强酸时，能够实现碲纳米材料的快速剥离，且形貌为纳米棒。电解质溶液为无机强酸盐时，制得的纳米材料的形貌均为纳米球；当电压较大时，能够实现碲纳米材料的快速剥离，但无法改变纳米材料的形貌，此外，无机强酸盐的浓度越大，碲纳米材料的剥离速度越大。电解质溶液为有机酸盐时，制得的纳米材料的形貌为碲纳米球。对比例2中，当电压为+10V时，以硫酸为电解质，电解10min后，参照图11所示，只观察到大块的碲晶体变黑，表示碲晶体被明显的氧化，而电解液中没有碲纳米材料生成，仍然保持澄清的状态。即在碲电极的电压为正压电压时，碲原料不发生剥离，无产物生成。

即较大的电压和更高的电解质浓度均为实现款速剥离的重要条件，实施例1在电解10min获得的碲纳米棒的产率为141.7mg/10min。

表1：电化学剥离碲的实验结果表。

实验例1

实施例1中的初次沉淀物分散于无水乙醇中的图片参照图2所示，图2中的a图显示碲纳米沉淀物均匀分散于无水乙醇中，图2中的b图为分散于无水乙醇中的沉淀物进行50倍稀释后的吸收光谱图，由图可知，电化学剥离后的碲纳米棒在紫外区，可见光区和近红外区都有较宽的光吸收。

实验例2

将实施例1中含有碲纳米棒的乙醇分散液直接滴加在干净的硅片上，在真空干燥中，50℃干燥2h。将硅片置于扫描电镜下观察，参照图3所示。图3中a图和b图为不同放大倍数下的扫描电镜图，由图3可知，本发明提供的制备碲纳米棒的方法可以制得大范围的碲纳米棒产物，即本发明提供的制备方法产率高。

实验例3

取实施例1制得的碲纳米棒进行透射电镜，高分辨透射电镜和电子衍射观察，参照图4所示，图4中的a图和b图为不同放大倍数下的透射电镜图，图4中的c图为高分辨透射电镜图，图4中的d图为碲纳米棒的选区电子衍射图。图4中的a图和b图可知，制得的碲纳米棒呈棒状结构，长度在100-600nm之间。由图4中c图可知，制得的碲纳米棒保持了完好的晶体结构，晶格的间距为对应碲晶体的(101)晶面。由图4中d图可知，(101)面和(100)面间方向角式34°与晶体学参数计算出的角度一致。即实施例1制得的碲纳米棒晶型完好。

实验例4

为了进一步验证实施例1中制得的碲纳米棒的结构和成分，本发明进行了碲纳米棒的低放大倍率高角度环形暗场的成像以及能谱分析，参照图5所示。图5中的a图为碲纳米棒的低放大倍率高角度环形暗场(HAADF)-STEM图，由图5中的a图可知，本实施例制得的碲纳米材料为棒状的形貌；图5中的b图为碲元素(Te)在碲纳米棒的分布图，图5中的c图为氧元素(O)在碲纳米棒的分布图，即制备得到的纳米棒中主要成分为碲，含有少量的氧；为了进一步证明纳米棒的元素成分，通过图5的d图能谱分析可知，纳米棒上的主要成分为碲，含有少量的氧，与元素分布图对应一致，由于使用的载体为超薄碳膜，因此，能谱图上也有碳和铜的峰，另外，能谱探头上也存在硅，故而能谱图上也存在少量硅的峰。

实验例5

进一步地，为了验证实施例1制得的碲纳米棒为一维结构，本实验例分别进行了电化学剥离得到的碲纳米棒与碲原料的拉曼光谱图分析以及X射线粉末衍射图分析。参照图6所示，图6中的a图为碲纳米棒与碲原料的拉曼光谱图，激发光为633nm的激光，试验前使用干净的硅基底在520cm^-1处拉曼峰校准仪器，图6中的a图在大约119cm^-1和139cm^-1处的两个峰分别归因于碲晶体的A¹和E₂振动模式，a图中Bulk Te表示碲原料，Te nanorod表示电化学剥离得到的碲纳米棒。由图可知，电化学剥离得到的碲纳米棒的两个拉曼峰均显示向高波数方向的移动。而碲纳米棒拉曼峰高波数方向的移动与二维材料剥离后的拉曼峰的变化一致，表明实施例1在电化学剥离的条件下获得了低维的碲纳米材料。

图6中的b图为碲纳米棒与碲原料的X射线粉末衍射图。b图中Bulk Te表示碲原料晶体在空气中直接研磨5min得到的粉末进行衍射测试。图6中的b图中位于23.1°的衍射峰属于碲晶体的(100)晶面，由图中可知，获得的碲纳米棒的(100)晶面与碲原料晶体相比，(100)晶面明显降低。证明了碲材料的各向异性及碲纳米棒维度的衰减。图6的b图中碲纳米棒与标准的碲的PDF卡片(PDF#36-1452)上的衍射峰几乎完全一致，证明实施例1电化学剥离的方法得到的材料仍然是碲，该剥离方法并不会改变碲的晶体结构。

实验例6

取实施例2制得的碲纳米球进行透射电镜观察，参照图7所示，图7中的a图和b图为不同放大倍数下的透射电镜图。图7中的a图和b图可知，制得的碲纳米材料呈球状结构，半径范围在5-20nm之间。图7中的c图为高分辨透射电镜图，由图7中c图可知，制得的碲纳米球保持了完好的晶体结构，晶格的间距为对应碲晶体的(100)晶面。图7中的d图为能谱图，由图7中d图可知，纳米球上的主要成分为碲，含有少量的氧，由于使用的载体为超薄碳膜，因此，能谱图上也有碳和铜的峰，另外，能谱探头上也存在硅，故而能谱图上也存在少量硅的峰。

实验例7

取实施例5(以0.5M硫酸钠水溶液为电解质，-10V电压，电解10min)剥离得到的碲纳米棒产物用超纯水清洗5次后分散在无水乙醇中备用，参照图8中的a图所示，电解后的液体呈悬浊状。选取图8中的a图中的分散液稀释10倍之后测试了吸收光谱，参照图8中的b图所示。由图8中的b图可知，电化学剥离得到的碲纳米球在紫外可见近红外都有较宽的吸收。

实验例8

进一步地，为了验证实施例5制得的碲纳米球为一维结构，本实验例分别进行了电化学剥离得到的碲纳米球与碲原料的拉曼光谱图分析以及X射线粉末衍射图分析。参照图9所示，图9中的a图为碲纳米球与碲原料的拉曼光谱图，激发光为633nm的激光，试验前使用干净的硅基底在520cm^-1处拉曼峰校准仪器，图9中的a图在大约119cm^-1和139cm^-1处的两个峰分别归因于碲晶体的A¹和E₂振动模式，a图中Bulk Te表示碲原料，Te nanorod表示电化学剥离得到的碲纳米球。由图可知，电化学剥离得到的碲纳米球的两个拉曼峰均显示向高波数方向的移动。而碲纳米球拉曼峰高波数方向的移动与二维材料剥离后的拉曼峰的变化一致，表明实施例5在电化学剥离的条件下获得了低维的碲纳米材料。

图9中的b图为碲纳米球与碲原料的X射线粉末衍射图。b图中Bulk Te表示碲原料晶体在空气中直接研磨5min得到的粉末进行衍射测试。图9中的b图中位于23.1°的衍射峰属于碲晶体的(100)晶面，由图中可知，获得的碲纳米球的(100)晶面与碲原料晶体相比，(100)晶面明显降低。证明了碲材料的各向异性及碲纳米球维度的衰减。图9的b图中碲纳米球与标准的碲的PDF卡片(PDF#36-1452)上的衍射峰几乎完全一致，证明实施例1电化学剥离的方法得到的材料仍然是碲，该剥离方法并不会改变碲的晶体结构。

实验例7

本发明还提供了一种Li-Te电池，该Li-Te电池的制备方法如下：

电池的类型为CR 2032纽扣电池，相应的电化学测试表征都采用此电池的标准。首先将实施例1得到的碲纳米棒、导电炭黑(SuperP)和粘结剂(PVDF)按照添加比例为8：1：1置于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均匀。取平整的铝箔用无水乙醇冲洗并烘干，然后将上述混合物均匀涂在铝箔表面，放到60℃烘箱中干燥6小时。再将涂有碲纳米棒的铝箔冲成小圆片，用压片机压片后称重，称重的数值用于计算电池活性物质的质量。电池的组合与封装在手套箱中进行：以制备的小圆片为正极，锂片为负极，隔膜为Celgard 2400，电解质为含1M锂双(三氟甲基磺酰基)亚胺(LiTFSI)和1％LiNO₃的DOL(1,3-二氧戊环)/DME(乙二醇二甲醚)＝1：1的溶剂。

由上述制备方法制得的Li-Te电池的电化学性能的测试图参照图10所示。首先在1-3V的电压窗口中以0.2mV s^-1的扫描速率进行CV测试，参照图10中的a图所示。由图10中的a图可见，在逐渐稳定的循环伏安曲线中，还原峰的电位在1.65V，对应于长链Li₂Te_n(4≤n≤8)的形成；随后的氧化峰电位出现在1.95V处，对应该反应的逆过程。图10中的b图为电池在0.5C(1C＝420mA h g^-1)条件下首次充放电的电压-容量曲线图。在放电曲线中，可以看到1.65V左右的平台，而在充电曲线中，有一个1.95V左右的平台，这与CV曲线一致。

由于电化学剥离后的碲纳米棒具有较大的比表面积，使得制备得到的电池具有较大的电容量。由图10中的b图可知，该电池显示出337mA h g^-1的容量，很接近碲材料的理论电容量(420mA h g^-1)，这是碲材料单独作为活性物质(而非复合材料)获得的较高的电容量。图10中的c图是电池的电化学阻抗测试图，阻抗图是由高频处的半圆加上低频区域的直线组成，分别代表电极的电荷转移电阻(R_ct)和Li⁺离子的扩散速率。由图10中的d图可知，在循环测试中，Te电池在30次的充放电循环中电容量下降的较多。综上，本发明提供的碲纳米棒制作的Li-Te电池显示出很高的比电容量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备碲纳米材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：以碲原料作阴极，以惰性电极作为阳极，通电进行电化学剥离处理，以在电解液中形成碲纳米材料；所述碲原料为碲晶体。

2.根据权利要求1所述的制备碲纳米材料的方法，其特征在于，所述方法还包括收集电解液中的碲纳米材料，干燥。

3.根据权利要求1所述的制备碲纳米材料的方法，其特征在于，所述电化学剥离处理时使用的电解质为无机强酸盐，无机酸或有机酸盐；

优选的，所述电解质为硫酸盐，硝酸盐，盐酸盐或硫酸；

优选的，所述电解质为硫酸钠，硫酸钾，硝酸钠，氯化锂或硫酸。

4.根据权利要求1所述的制备碲纳米材料的方法，其特征在于，进行电化学剥离时，采用导电材料将碲原料固定至工作电极上，惰性电极置于另一工作电极上，两个工作电极之间的间距为0.5-1.2cm，设置电压为-20V--1V，电解时间为5-20min；

优选的，所述电压为-10--5V，电解时间为10-15min。

5.一种制备碲纳米棒的方法，其特征在于，包括如下步骤：以碲原料作阴极，以惰性电极作为阳极，通电进行电化学剥离处理，以在电解液中形成碲纳米棒，所述电化学剥离处理时使用的电解质为无机酸；所述碲原料为碲晶体。

6.根据权利要求5所述的制备碲纳米棒的方法，其特征在于，所述无机酸为硫酸或盐酸，所述无机酸的摩尔浓度为0.1-1mol/L；

优选的，所述无机酸的摩尔浓度为0.5mol/L。

7.根据权利要求5所述的制备碲纳米棒的方法，其特征在于，进行电化学剥离时，电压为-20V--1V，电解时间为5-20min；

优选的，所述电压为-10--5V，电解时间为10-15min。

8.根据权利要求5所述的制备碲纳米棒的方法，其特征在于，所述方法还包括收集电解液中的碲纳米棒，所述收集电解液中的碲纳米棒采用离心方法收集，优选的，所述离心方法包括依次进行的初次离心和二次离心；

优选的，所述初次离心以3000-15000rpm离心5-20min，离心次数为一次或者至少两次，收集得到初次沉淀物，再将初次沉淀物用去离子水或蒸馏水洗涤2-10次得到去除电解质的初次沉淀物；

优选的，所述二次离心包括将去除电解质的初次沉淀物分散于易挥发的有机溶剂中，依次进行低速离心弃去沉淀和高速离心收集沉淀；所述易挥发的有机溶剂为乙醇或甲醇；

优选的，所述低速离心为500-3000rpm离心5-10min；所述高速离心为10000-16000rpm离心10-20min；

优选的，所述低速离心为1000-1500rpm离心5-10min；所述高速离心为12000-16000rpm离心15-20min。

9.一种由权利要求5-8任一项所述的方法制备得到的碲纳米棒，其特征在于，所述碲纳米棒为一维碲纳米棒，单个所述碲纳米棒的长度为50-1000nm；

优选的，单个所述碲纳米棒的长度为100-600nm。

10.一种由权利要求9所述的碲纳米棒制得的储能器件，其特征在于，所述储能器件为电容器，电池，发光二极管或电极；所述储能器件的电容量为100-337mA h g^-1；

优选的，所述储能器件为Li-Te电池。