CN115360028B - CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用 - Google Patents
CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115360028B CN115360028B CN202210813320.3A CN202210813320A CN115360028B CN 115360028 B CN115360028 B CN 115360028B CN 202210813320 A CN202210813320 A CN 202210813320A CN 115360028 B CN115360028 B CN 115360028B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cnts
- ldh
- cuco
- bpqd
- composite
- 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.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 43
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 129
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 39
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 38
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 36
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 32
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- FTXJFNVGIDRLEM-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FTXJFNVGIDRLEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012921 cobalt-based metal-organic framework Substances 0.000 abstract 1
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- YSWBFLWKAIRHEI-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1h-imidazole Chemical compound CC=1N=CNC=1C YSWBFLWKAIRHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 10
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于复合电极材料技术领域,公开了一种MOF衍生的CNTs@CuCo‑LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用。先通过六水合硝酸钴,碳管CNTs和2‑甲基咪唑简单快速的化学反应法和真空抽滤得到CNTs@ZIF‑67复合膜,再经过六水合硝酸铜,过硫酸钾和氨水刻蚀和均相沉淀的方法得到CNTs@CuCo‑LDH,最后经过黑磷量子点分散液BPQD浸泡获得CNTs@CuCo‑LDH/BPQD复合电极材料。本发明的另外一个目的,将所制得CNTs@CuCo‑LDH/BPQD复合材料作为超级电容器电极材料。本发明以碳纳米管为基底很大程度上增强了材料的柔韧性和导电性,同时Co‑MOF衍生的CuCo‑LDH/BPQD多面体结构直接在碳管上原位生长,避免了粘合剂的使用,降低了材料的阻抗,还可以最大化离子可接触比表面积,提供了大量反应的活性位点。
Description
技术领域
本发明属于复合电极材料技术领域,涉及复合电极,尤其涉及一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及其应用。
背景技术
近年来,随着社会的快速发展,人类面临的能源危机及传统能源造成的环境污染问题越来越严重。因此设计和研究环保型的储能转化装置是解决当前问题的重要策略之一。超级电容器由于其功率大、使用寿命长、电流充放电效率高等特点,逐渐成为一种具有低碳、高效特性的实用储能器件。然而,超级电容器由于能量密度低,仍然不能像二次电池那样广泛应用,因此提高能量密度是超级电容器领域亟待解决的一个非常重要的问题。
层状双氢氧化物(LDHs)是近年来被广泛研究的层状材料,它是由主层中两种或多种不同的金属离子(+2价或+3价)和夹层阴离子或中性分子组成的。特别是,由于其可交换的插层阴离子、可控的带隙能量和高容量和导电性,LDHs已被广泛用作超级电容器的正极材料。在众多LDHs中,钴基LDHs(CoM-LDH)具有理想的理论比容量和多种氧化态的优点,是超级电容器的理想电极材料。一些理论计算和实验结果表明,电极材料的电容、倍率性能和循环稳定性与电荷分离效率有关。因此,如何促进电子迁移动力学并增加有效的氧化还原反应活性位点对于开发高容量电极材料尤为关键。因此,构建异质结以有效促进电荷转移是进一步提高CoM-LDH电化学性能的有效策略。黑磷量子点(BPQD)是一种p型半导体,具有高载流子迁移率、大活性表面积和丰富的静电积累空间,已广泛应用于光电器件、光催化剂和储能等领域。基于上述两种材料的固有优势,结合CoM-LDH和BPQD构建异质结,LDHs产生的电荷迅速迁移到BPQD,促进了载流子的有效分离和迁移,显着提高了载流子迁移率和整体复合电极的电容特性。
传统粉末电极制备过程中,通常需要加入导电剂和黏结剂,这不仅工艺复杂,还会降低材料的性能,限制了其在高体积能量密度超级电容器方面的应用。与粉末样品相比,自支撑一体化电极材料既能减少外力对电极材料结构的破坏,又能保证电极的致密化结构。碳纳米管不仅具有比表面积高、导电性好、热力学与化学性质稳定、环境友好等多方面优势,而且易于形成具有互连导电多孔网络结构的自支撑基底,还有丰富的电化学活性位点,同时缩短了电子和离子传输路径。将碳纳米管穿插在金属化合物中形成膜结构,利用金属化合物的高容量和碳纳米管的高导电性,能够实现两者性能互补,最终获得自支撑的高体积容量电极材料。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足,本发明的一个目的是在于公开一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,其中,CuCo-LDH/BPQD中空多面体生长在碳纳米管上。以六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O),碳管(CNTs),2-甲基咪唑(C4H6N2)为原料,通过简单快速的化学反应法和真空抽滤得到CNTs@ZIF-67材料,再经过六水合硝酸铜(Cu(NO3)2·6H2O),过硫酸钾(K2S2O8)和氨水(NH4·OH)刻蚀和均相沉淀的方法得到CNTs@CuCo-LDH,最后经过黑磷量子点分散液(BPQD)简单的浸泡获得CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料。
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,包括以下步骤:
(1)将Co(NO3)2·6H2O的甲醇溶液和CNTs分散液按比例混合搅拌均匀,得混合液A,再加入2-甲基咪唑的甲醇溶液混合均匀,静置,真空抽滤,得到CNTs@ZIF-67复合膜,干燥;
(2)将步骤(1)制得的CNTs@ZIF-67复合膜浸入经超声分散均匀的含Cu(NO3)2·6H2O、K2S2O8和NH4·OH的混合溶液B中,常温下浸泡一段时间,得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
(3)将去离子水与黑磷量子点超声分散均匀,得混合溶液C,将步骤(2)制得的CNTs@CuCo-LDH复合膜浸入混合溶液C中,常温反应后取出样品,真空干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
步骤(1)中,
Co(NO3)2·6H2O的甲醇溶液和的CNTs水溶液的体积比为20:1~10:1;其中,Co(NO3)2·6H2O的甲醇溶液浓度为0.15mol/L;CNTs分散液的浓度为0.15wt%;
混合液A与2-甲基咪唑的甲醇溶液的体积比为1:1~1:1.2;其中,2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为1mol/L;
静置时间为24h。
步骤(2)中,混合溶液B中,Cu(NO3)2·6H2O的浓度为0.3mol/L,K2S2O8的浓度为0.07mol/L,混合溶液B中去离子水与NH4·OH体积比为30:1~20:1;NH4·OH为优级纯;浸泡时间为10~12h。
步骤(3)中,混合溶液C中,去离子水与黑磷量子点的体积比为1:1~1:0.5;常温反应的时间为0.4~0.5h。
本发明制得的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极,微观状态下是由中空多面体结构与碳纳米管穿插在一起形成复合材料,可以根据实际情况随意裁剪。
将本发明制得的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极作为超级电容器的电极材料。
将所制得的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合材料作为正极电极材料,以摩尔浓度6mol/L的KOH为电解液,将活性炭与导电炭黑、粘结剂以质量比为8:1:1均匀混合分散在溶剂中,然后涂覆在泡沫镍上,干燥、压片,制备成电极片作为电容器的负极材料在两电极体系中进行循环伏安(CV)和恒电流充放电等电化学性能测试,并计算其相应的能量密度和功率密度,以评估所制得CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合材料的电化学性能。其中所述的循环伏安(CV)测试的电压范围为0~0.5V,扫描速度为2、5、10、20、50和100mV/s,恒电流充放电测试的电压范围为0~0.5V,电流密度为1、2、3、5、8和10A/g。
本发明所制得的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料利用X射线衍射仪(XRD)、CHI760E电化学工作站等仪器对产物进行结构分析以及性能分析,以评估其电化学活性。
因碳纳米管凭借其良好的柔韧性可以广泛的应用于便携式电子器件,相较于其他柔性材料,碳管薄膜更加的不易破损,其表面负载的以MOF作为骨架的中空结构更加有利于电荷的储存以及移动。
本发明所用反应物试剂,均为市售,六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O),六水合硝酸铜(Cu(NO3)2·6H2O),甲醇(CH3OH),乙醇(C2H5OH),氨水(NH4·OH),过硫酸钾(K2S2O8);2-甲基咪唑(C4H6N2),黑磷量子点分散液(BPQD),碳管(CNTs)。
本发明的有益效果为:
本发明通过非常简易的化学反应法和真空抽滤,刻蚀和均相沉淀以及后续化学浸泡法三个步骤合成CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料。以碳管为基底很大程度上增强了材料的柔韧性和导电性,同时CuCo-LDH/BPQD的多面体结构直接在碳纳米管上原位生长,避免了粘合剂的使用,降低了材料的阻抗,还可以最大化离子可接触比表面积,提供了大量反应的活性位点。
附图说明
图1为实施例2所制备的CNTs@BPQD,CNTs@CuCo-LDH和CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料在1A g-1下的充放电曲线。
图2为实施例2所制备CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料扫描电子显微镜图。
图3为实施例2所制备CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料的透射电镜照片。
图4为实施例2所制备CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料组装超级电容器的能量密度-功率密度图。
图5为实施例2所制备CNTs@CuCo-LDH/BPQD//活性炭组装超级电容器的循环稳定性图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明,以使本领域技术人员更好地理解本发明,但本发明并不局限于以下实施例。
除非另外限定,这里所使用的术语(包含科技术语)应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到,这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义,并且不应当以理想化或过度的形式解释,除非这里特意地如此限定。
实施例1
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解;,加入0.5ml CNTs分散液,再称取1g二甲基咪唑,用12ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡10h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将5ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.4h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例2
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取1g二甲基咪唑,用12ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡11h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将4.5ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.5h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极材料表征分析
如图1所示,从图中可以看出CNTs@CuCo-LDH/BPQD表现出最长的放电时间,说明其优异的电容。
如图2所示,从图中可以看到碳纳米管将CuCo-LDH/BPQD多面体串联起来,形成一体化的网络结构。
如图3所示,从图中可以看到碳纳米管穿过多面体结构,多面体结构内部是空心的。
如图4所示,为本实施例所制备的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合材料作为超级电容器电极材料用于两电极体系的应用,从能量密度-功率密度图图中可以看出组装的超级电容器有着良好的功率密度和能量密度,当最大的能量密度达到62.1W h/kg时其功率密度为750W/kg。
如图5所示,为本实施例所制备的CNTs@CuCo-LDH/BPQD//活性炭复合材料用作电极材料进行循环稳定性测试结果,循环8000次后其比电容保持了初始容量的80.2%。实施例3
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取1g二甲基咪唑,用12ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡12h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将4ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.4h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例4
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取1g二甲基咪唑,用12ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡10h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将3.5ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.5h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例5
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取1g二甲基咪唑,用12ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡11h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将3ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.4h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例6
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取0.8g二甲基咪唑,用10ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡12h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将2.5ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.5h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例7
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取0.8g二甲基咪唑,用10ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡10h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将2.5ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.4h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例8
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液,再称取0.8g二甲基咪唑,用10ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡11h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将5ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.4h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例9
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液,再称取0.8g二甲基咪唑,用10ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡12h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将3ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.5h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
实施例10
一种MOF衍生的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,
步骤1、称取0.44g Co(NO3)2·6H2O用10ml甲醇溶解,加入0.5ml CNTs分散液;再称取0.8g二甲基咪唑,用10ml甲醇溶解,将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢倒入上述混合溶液并搅拌均匀,常温静置24h后,真空抽滤静置后的混合液得到CNTs@ZIF-67复合膜,60℃干燥。
步骤2、在25ml去离子水中溶解2.42g Cu(NO3)2·6H2O,0.49g K2S2O8,再加1.25mlNH4·OH,搅拌0.5h。将制得的CNTs@ZIF-67复合膜加入上述混合液中,常温下浸泡10h后得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
步骤3、将4ml黑磷量子点(BPQD)滴加到5ml的去离子水中,经过超声10min后,浸入CNTs@CuCo-LDH复合膜,常温反应0.4h后取出样品,真空60℃干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将Co(NO3)2·6H2O的甲醇溶液和CNTs分散液按比例混合搅拌均匀,得混合液A,再加入2-甲基咪唑的甲醇溶液混合均匀,静置,真空抽滤,得到CNTs@ZIF-67复合膜,干燥;
(2)将步骤(1)制得的CNTs@ZIF-67复合膜浸入经超声分散均匀的含Cu(NO3)2·6H2O、K2S2O8和NH4·OH的混合溶液B中,常温下浸泡一段时间,得到CNTs@CuCo-LDH复合膜,用去离子水、乙醇交替洗涤、干燥;
(3)将去离子水与黑磷量子点超声分散均匀,得混合溶液C,将步骤(2)制得的CNTs@CuCo-LDH复合膜浸入混合溶液C中,常温反应后取出样品,真空干燥,得到CNTs@CuCo-LDH/BPQD材料。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,
Co(NO3)2·6H2O的甲醇溶液和的CNTs水溶液的体积比为20:1~10:1;其中,Co(NO3)2·6H2O的甲醇溶液浓度为0.15mol/L;CNTs分散液的浓度为0.15wt%。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,混合液A与2-甲基咪唑的甲醇溶液的体积比为1:1~1:1.2;其中,2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为1mol/L。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,静置时间为24h。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,混合溶液B中,Cu(NO3)2·6H2O的浓度为0.3mol/L,K2S2O8的浓度为0.07mol/L,混合溶液B中去离子水与NH4·OH体积比为30:1~20:1;NH4·OH为优级纯;浸泡时间为10~12h。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,混合溶液C中,去离子水与黑磷量子点的体积比为1:1~1:0.5。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,常温反应的时间为0.4~0.5h。
8.CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极,其特征在于,是通过权利要求1~7任一项所述制备方法制得的,微观状态下由中空多面体结构与碳纳米管穿插在一起形成复合材料。
9.将权利要求8所述的CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极作为超级电容器电极材料的用途。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210813320.3A CN115360028B (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210813320.3A CN115360028B (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115360028A CN115360028A (zh) | 2022-11-18 |
CN115360028B true CN115360028B (zh) | 2023-06-13 |
Family
ID=84032750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210813320.3A Active CN115360028B (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115360028B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116040611A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-05-02 | 山东泰和科技股份有限公司 | 一种锂离子电池薄膜负极材料及制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102714302A (zh) * | 2009-12-24 | 2012-10-03 | 住友化学株式会社 | 电极的制造方法、电极糊剂的制造方法以及钠二次电池 |
CN108199015A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-22 | 同济大学 | 黑磷量子点/碳化钛纳米片复合材料的制备方法和应用 |
CN113113615A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-13 | 浙江师范大学 | 一种NiFe-LDH/Co-CNTs纳米复合材料及其制备方法和应用 |
CN114005683A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-01 | 江苏欧力特能源科技有限公司 | 一种CoZn-MOF/NiCo2O4@CNTs/rGO复合电极材料的制备方法 |
-
2022
- 2022-07-12 CN CN202210813320.3A patent/CN115360028B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102714302A (zh) * | 2009-12-24 | 2012-10-03 | 住友化学株式会社 | 电极的制造方法、电极糊剂的制造方法以及钠二次电池 |
CN108199015A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-22 | 同济大学 | 黑磷量子点/碳化钛纳米片复合材料的制备方法和应用 |
CN113113615A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-13 | 浙江师范大学 | 一种NiFe-LDH/Co-CNTs纳米复合材料及其制备方法和应用 |
CN114005683A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-01 | 江苏欧力特能源科技有限公司 | 一种CoZn-MOF/NiCo2O4@CNTs/rGO复合电极材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115360028A (zh) | 2022-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112233912B (zh) | 一种泡沫镍载MnCo2O4.5/MXene复合纳米材料的制备方法及应用 | |
CN110853937A (zh) | 一种超级电容器用镍钴双金属硒化物/碳复合物的制备方法 | |
CN112216520B (zh) | MOF衍生的Ni-Co-S纳米颗粒生长在碳布上的复合电极制备方法及其应用 | |
CN112670093A (zh) | 一种多孔Co3O4@Ni-MOF核壳结构纳米片阵列材料及其制备方法和应用 | |
CN111943208A (zh) | 一种基于聚合物高温碳化制备碳化钛(MXene) 柔性电极的方法及其应用 | |
CN113066964B (zh) | 双金属磷化物镶嵌的碳中空纳米笼及其制备方法和应用 | |
CN111769265B (zh) | 一种改性高镍三元正极材料的制备方法 | |
CN115360028B (zh) | CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用 | |
CN111048325A (zh) | 一种作为超级电容器的形貌可控的镍锰硫化物/石墨烯复合材料及其制备方法 | |
CN114005683B (zh) | 一种CoZn-MOF/NiCo2O4@CNTs/rGO复合电极材料的制备方法 | |
Li et al. | Unique 3D bilayer nanostructure basic cobalt carbonate@ NiCo–layered double hydroxide nanosheets on carbon cloth for supercapacitor electrode material | |
CN110534718A (zh) | 一种过渡金属氧化物纳米片阵列@碳纸电极的制备方法 | |
CN112687875B (zh) | 一种钼酸镍柔性薄膜复合材料的制备方法和应用 | |
CN112038106B (zh) | 一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 | |
CN109524245B (zh) | 一种高性能镍-钴硒化物/三维石墨烯/泡沫镍无粘结剂电极材料的制备方法 | |
CN115036502B (zh) | 基于ZnCo2O4/中空碳纳米环制备钠离子电池负极材料的方法及应用 | |
CN115831628A (zh) | 钼酸盐基@NiAl-LDH复合薄膜的制备方法及其在储能器件中的应用 | |
CN114420459B (zh) | 一种超级电容器用的碳/二氧化锰复合材料及其制备方法 | |
CN114694975B (zh) | 一种Fe-Co-Ni-OH/rGO复合材料的制备方法 | |
CN110040789B (zh) | 一种铁酸镍微球超级电容器电极材料的制备方法 | |
CN114758898A (zh) | C/N-NiCoFeMn LDH复合电极材料及其制备方法 | |
CN111244472A (zh) | 一种碳材料复合镍铁锰金属催化剂、制备方法及应用 | |
CN115083799B (zh) | 大孔自支撑CNTs@Co2V2O7上负载黑磷量子点复合薄膜的制备方法及其应用 | |
CN113184920B (zh) | NiCo2O4-Ti3C2三维纳米花结构复合材料的制备方法及应用 | |
CN114388277B (zh) | 镀钴石墨/钴铝层状氢氧化物超级电容器电极的制备方法 |
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 |