CN112071663A - 一种纳米碳球电极材料的制备方法 - Google Patents
一种纳米碳球电极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112071663A CN112071663A CN202010958760.9A CN202010958760A CN112071663A CN 112071663 A CN112071663 A CN 112071663A CN 202010958760 A CN202010958760 A CN 202010958760A CN 112071663 A CN112071663 A CN 112071663A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode material
- heating
- nano
- preparation
- nano carbon
- 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
Links
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 37
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 46
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 23
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 9
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 9
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 8
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 8
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims description 7
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 7
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 2
- 108020001612 μ-opioid receptors Proteins 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 description 1
- BXGJXQJWUCUHJQ-UHFFFAOYSA-N [C].C1(O)=C(C(O)=CC=C1)C=O Chemical compound [C].C1(O)=C(C(O)=CC=C1)C=O BXGJXQJWUCUHJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy 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)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备纳米高分子球；步骤二：制备Bi2O2Se；步骤三：制备负载Bi2O2Se的纳米高分子球；步骤四：制备负载Bi2O2Se的纳米碳球电极材料。本发明公开的一种纳米碳球电极材料，克服传统电极材料电阻大的缺陷，将Bi2O2Se负载到纳米碳球中，Bi2O2Se具有高电导率、高电荷分离能力，可以使得纳米碳球电极材料的电容增大纳米碳球电极材料具有较大的比表面积，有利于电子离子的传输。本发明公开的制备方法简单，制备的电极材料电阻率低，为超级电容器材料提供了高的比电容，并且容易操作，设备要求低，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电极材料制备领域，具体涉及一种纳米碳球电极材料的制备方法。
背景技术
超级电容器又名电化学电容器，是性能介于电池和静电电容器之间的新型储能装置。当前对于超级电容器的研究核心主要集中在电极材料的研究上。
碳材料，作为一种重要的电极材料，既可以直接作为电极材料使用，也可以作为进一步复合的基底或掺杂的“骨架”。经过复合或掺杂的电极材料，相比原始的碳电极材料具有更高的电容值和能量密度。而掺杂的碳材料，还能够保持其良好的循环稳定性，这也是电极材料所要关注的重要性能指标。
纳米材料由于其独特的量子尺寸效应，小尺寸效应，宏观量子隧道效应等，吸引了众多研究者的关注。金属纳米材料，因其独特的光电效应与化学性质，被应用于众多领域中。Li等在2017年提出了一种新型的结构催化剂，铂纳米颗粒部分嵌入间苯二酚-甲醛碳球(Pt@RFC)朝向MORs。Pt@RFC具有良好的共容性和MOR活性，其中CO电氧化峰电位负迁移约为150mv，电催化活性为商用Pt/C的2倍。值得注意的是，经过3000次循环伏安试验加速降解后，Pt@RFC的质量活性得到了很好的保持，是商用Pt/C的5.8倍。
现有制备超级电容器的材料中，碳材料由于其来源广、成本低以及形式多样而成为被研究最为广泛的电极材料，如：碳纳米管、石墨烯、活性炭等。然而，多数的碳电极材料的导电性相对来说不是很好，这会导致器件的倍率性能差。所以，具有良好导电性的电极是一个制备高性能超级电容器的基础。为了提高碳膜导电性，传统做法是加入导电炭黑，但是过高比例的导电炭黑会降低碳膜质量和比表面积，而同时碳膜的方块阻抗相对来说依旧较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种纳米碳球电极材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入间苯二酚水溶液、低聚合度多聚甲醛水溶液与氢氧化钠溶液，搅拌混合，并加热到一定温度，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在500～600℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se。
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20-50mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2-5％的Bi2O2Se，常温下超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3-5次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到负载Bi2O2Se的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载Bi2O2Se的纳米碳球电极材料。
优选地，步骤一中所述的间苯二酚水溶液的浓度为0.05-0.10mol/L，氢氧化钠溶液浓度为0.1mol/L，氨水浓度为0.05-0.1mol/L，低聚合度的多聚甲醛水溶液的质量浓度为280-380g/L。
优选地，步骤一中所述的加热得到低分子量的酚醛树脂预聚体的加热温度为40℃。
本发明的有益效果如下：
本发明公开的一种纳米碳球电极材料，克服传统电极材料电阻大的缺陷，将Bi2O2Se负载到纳米碳球中，Bi2O2Se具有高电导率、高电荷分离能力，可以使得纳米碳球电极材料的电容增大纳米碳球电极材料具有较大的比表面积，有利于电子离子的传输。本发明公开的制备方法简单，制备的电极材料电阻率低，为超级电容器材料提供了高的比电容，并且容易操作，设备要求低，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1得到纳米碳球电极材料的扫描电镜照片；
图2为利用实施例1得到的纳米碳球电极材料组装的对称型电容器在不同电压窗口下的循环伏安曲线图。
具体实施方式
本发明中，所用银纳米线可采用现有技术中的方法制得。
实施例1
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入50mL0.05mol/L的间苯二酚水溶液和20mL的0.1mol/L的氢氧化钠溶液，并质量浓度为80g/L的聚合度多聚甲醛水溶液，搅拌混合，并加热到40℃，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入20mL的0.05mol/L的氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在500℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se。
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2％的Bi2O2Se，常温下超声功率为150W超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到负载Bi2O2Se的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载Bi2O2Se的纳米碳球电极材料。
实施例2
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入50mL0.06mol/L的间苯二酚水溶液和20mL的0.1mol/L的氢氧化钠溶液，并加入质量浓度为85g/L的低聚合度多聚甲醛水溶液，搅拌混合，并加热到40℃，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入20mL的0.06mol/L的氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在550℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se。
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2％的Bi2O2Se，常温下超声功率为160W超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3-5次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到掺银纳米线的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载Bi2O2Se的纳米碳球电极材料。
实施例3
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入50mL0.07mol/L的间苯二酚水溶液和20mL的0.1mol/L的氢氧化钠溶液，并加入质量浓度为90g/L的低聚合度多聚甲醛水溶液，搅拌混合，并加热到40℃，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入20mL的0.06mol/L的氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在600℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se。
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2％的Bi2O2Se，常温下超声功率为170W超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3-5次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到负载Bi2O2Se的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载Bi2O2Se的纳米碳球电极材料。
实施例4
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入50mL0.08mol/L的间苯二酚水溶液和20mL的0.1mol/L的氢氧化钠溶液，并加入质量浓度为95g/L低聚合度多聚甲醛，搅拌混合，并加热到40℃，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入20mL的0.08mol/L的氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在600℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se；
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2％的Bi2O2Se，常温下超声功率为180W超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3-5次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到负载Bi2O2Se的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载的纳米碳球电极材料。
实施例5
一种纳米碳球电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入50mL0.10mol/L的间苯二酚水溶液和20mL的0.1mol/L的氢氧化钠溶液，并加入质量浓度为100g/L的低聚合度多聚甲醛水溶液，搅拌混合，并加热到40℃，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入20mL的0.10mol/L的氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在600℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se；
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2％的Bi2O2Se，常温下超声功率为200W超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3-5次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到负载Bi2O2Se的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载的纳米碳球电极材料。
电化学性能测试：
将实施例1-5中得到的纳米碳球电极材料，和乙炔黑、聚四氟乙烯(PTFE)按质量比为8:1:1的比例称取置于玛瑙研钵中，适量滴加乙醇，研磨均匀；将其涂覆在泡沫镍上，再置于干燥箱中50℃干燥2h，然后将极片取出在辊压机上辊压，继续50℃干燥1h，用扣式电池冲片机冲片作为扣式超级电容器电极；以所得极片组装对称型超级电容器，聚丙烯微孔膜为隔膜，6mol/L的KOH溶液为电解液，组装成对称型超级电容器；静置24h后测试其电化学性能。其结果见表1。并测试实施例1得到的纳米碳球电极材料组装的对称型电容器在不同电压窗口下的循环伏安，见图2
表1：测试结果：
从实施例可以看出本方法制备的掺银纳米线的纳米碳球电极材料电容器电压窗口较增大，在大电流密度下能够保持大的比电容且长期使用后比容量衰减很小，具有良好的应用前景。
Claims (4)
1.一种纳米碳球电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一：向反应器中加入间苯二酚水溶液、低聚合度多聚甲醛水溶液与氢氧化钠溶液，搅拌混合，并加热到一定温度，得到低分子量的酚醛树脂预聚体，之后加入氨水，升温到100℃聚合24h，反应完成后用去离子水清洗所得到的树脂微球，并在120℃的恒温干燥箱内干燥5h，即得到纳米高分子球；
步骤二：按化学计量比将摩尔比为2∶1的Bi2O3、Bi2Se3研磨混合均匀后装入石英管中，在500～600℃进行固相烧结反应，待反应结束后，冷却解离得到Bi2O2Se；
步骤三：取纳米高分子球加入到乙醇中形成20-50mg/L的混合物，然后加入纳米高分子球质量的2-5％的Bi2O2Se，常温下超声15min，之后将混合物置于70℃下冷凝回流反应12小时，经3-5次水洗和乙醇淋洗后真空干燥，得到负载Bi2O2Se的纳米高分子球；
步骤四：将负载Bi2O2Se的纳米高分子球置于管式炉中，在氮气氛围中按升温速率1℃/min升至300℃后按15℃/min升至600℃，并在600℃下保温2h。待冷却至室温后即得到负载Bi2O2Se的纳米碳球电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米球电极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的间苯二酚水溶液的浓度为0.05-0.10mol/L，氢氧化钠溶液浓度为0.1mol/L，氨水浓度为0.05-0.1mol/L，低聚合度的多聚甲醛水溶液的质量浓度为280-380g/L。
3.根据权利要求1所述的一种纳米球电极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的加热得到低分子量的酚醛树脂预聚体的加热温度为40℃。
4.根据权利要求1所述的一种纳米球电极材料的制备方法，其特征在于，由该制备方法所制备的纳米球电极材料在超级电容器中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010958760.9A CN112071663B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种纳米碳球电极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010958760.9A CN112071663B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种纳米碳球电极材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112071663A true CN112071663A (zh) | 2020-12-11 |
| CN112071663B CN112071663B (zh) | 2021-12-17 |
Family
ID=73696591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010958760.9A Expired - Fee Related CN112071663B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种纳米碳球电极材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112071663B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114148994A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-03-08 | 中北大学 | 一种柔性Bi2O2Se基电极材料及其制备方法和应用 |
| CN114505083A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-17 | 广东宜纳新材料科技有限公司 | 纳米硒氧化铋的制备方法及其应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010113851A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Tokai Carbon Co Ltd | リチウム二次電池用負極材、その製造方法およびリチウム二次電池 |
| CN105217601A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-01-06 | 北京工业大学 | 一种具有高比表面积的多孔空心碳球的制备方法 |
| KR101725217B1 (ko) * | 2015-05-14 | 2017-04-11 | 울산과학기술원 | 구형 폴리머 내장형 삼차원 입체형 발전기 및 그 제조방법 |
| KR101964827B1 (ko) * | 2017-09-14 | 2019-04-02 | 한국에너지기술연구원 | 연료전지 전극용 촉매, 연료전지용 막-전극 접합체, 연료 전지 및 이의 제조방법 |
| CN109810269A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-28 | 厦门大学 | 一种蛋黄-壳结构的碳球@聚苯胺复合微球及其制备方法 |
| CN109904005A (zh) * | 2019-02-08 | 2019-06-18 | 桂林理工大学 | 一种超级电容器用钴镍氧化物/碳球纳米复合材料的惰性气氛合成方法 |
| CN110184654A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-30 | 江苏科技大学 | 一种Bi2O2Se晶体及其制备方法 |
-
2020
- 2020-09-14 CN CN202010958760.9A patent/CN112071663B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010113851A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Tokai Carbon Co Ltd | リチウム二次電池用負極材、その製造方法およびリチウム二次電池 |
| KR101725217B1 (ko) * | 2015-05-14 | 2017-04-11 | 울산과학기술원 | 구형 폴리머 내장형 삼차원 입체형 발전기 및 그 제조방법 |
| CN105217601A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-01-06 | 北京工业大学 | 一种具有高比表面积的多孔空心碳球的制备方法 |
| KR101964827B1 (ko) * | 2017-09-14 | 2019-04-02 | 한국에너지기술연구원 | 연료전지 전극용 촉매, 연료전지용 막-전극 접합체, 연료 전지 및 이의 제조방법 |
| CN109810269A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-28 | 厦门大学 | 一种蛋黄-壳结构的碳球@聚苯胺复合微球及其制备方法 |
| CN109904005A (zh) * | 2019-02-08 | 2019-06-18 | 桂林理工大学 | 一种超级电容器用钴镍氧化物/碳球纳米复合材料的惰性气氛合成方法 |
| CN110184654A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-30 | 江苏科技大学 | 一种Bi2O2Se晶体及其制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114148994A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-03-08 | 中北大学 | 一种柔性Bi2O2Se基电极材料及其制备方法和应用 |
| CN114148994B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-08-29 | 中北大学 | 一种柔性Bi2O2Se基电极材料及其制备方法和应用 |
| CN114505083A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-17 | 广东宜纳新材料科技有限公司 | 纳米硒氧化铋的制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112071663B (zh) | 2021-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhai et al. | MnO 2 nanomaterials for flexible supercapacitors: performance enhancement via intrinsic and extrinsic modification | |
| CN109830661B (zh) | 硒掺杂MXene复合纳米材料及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | Enhancement of nitrogen and sulfur co-doping on the electrocatalytic properties of carbon nanotubes for VO 2+/VO 2+ redox reaction | |
| KR101847891B1 (ko) | 그래핀 탄소나노섬유 복합체 및 이의 제조방법 | |
| CN111354952B (zh) | 一种石墨毡复合电极及其制备方法 | |
| Lv et al. | Enhanced electrochemical activity of carbon felt for V2+/V3+ redox reaction via combining KOH-etched pretreatment with uniform deposition of Bi nanoparticles | |
| CN108922790B (zh) | 一种复合材料的制备方法和应用 | |
| CN112071663B (zh) | 一种纳米碳球电极材料的制备方法 | |
| CN108597896B (zh) | 一种树叶形状的磷酸钴纳米片的制备方法及应用 | |
| WO2020147295A1 (zh) | 一种Se掺杂MXene电池负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN108565127B (zh) | 一种可提高超级电容器比容量的电极材料、制备方法及应用 | |
| CN111755261A (zh) | 一种掺银纳米线的纳米碳球电极材料的制备方法 | |
| CN112968184B (zh) | 一种三明治结构的电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114400340A (zh) | 氮硫共掺杂纳米碳管复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106024403A (zh) | 一种超级电容器碳管/碳化钼复合电极材料及其制备方法 | |
| CN112820549A (zh) | 一种磷掺杂的异质镍钴硫化物复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108598367B (zh) | 一种高电压负极片及其制备方法、一种高电压锂电池 | |
| CN109659154A (zh) | 一种碳基超级电容器电极材料的制备方法及其应用 | |
| CN114361450B (zh) | 一种氮掺杂-多孔碳纳米纤维钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN112151281A (zh) | 一种复合钼酸锂改性的Li2ZnTi3O8纳米电极材料的制备方法 | |
| Jiang et al. | A new microporous layer material to improve the performance and durability of polymer electrolyte membrane fuel cells | |
| CN114709426A (zh) | 高导电杂原子掺杂多孔碳纳米颗粒复合材料及其在微生物燃料电池阳极材料制备中的应用 | |
| CN114300276A (zh) | 一种Ni-Fe-S@NiCo2O4@NF复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN112234218A (zh) | 氧还原催化剂、其制备工艺、电池正极、其制备工艺及电池 | |
| CN115376836B (zh) | 咖啡酸修饰的化学切割碳纳米管自组装复合材料的制备方法及其应用 |
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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Chunming Inventor after: Chen Jianfu Inventor before: Chen Jianfu |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211126 Address after: 419200 Xinhuang industrial concentration zone, Yushi Town, Xinhuang Dong Autonomous County, Huaihua City, Hunan Province Applicant after: Hunan Mingzheng Leifeng graphite Co.,Ltd. Address before: 310002 No. 110, Zhongshan Middle Road, Shangcheng District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: Chen Jianfu |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211217 |