[发明专利]Co3O4纳米盒、其制备方法、用途及超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种Co₃O₄纳米结构，特别涉及一种Co₃O₄纳米盒、其制备方法、用途及超级电容器。

背景技术

当代社会，能源问题无疑已经成为全球重大问题之一，引起了广泛的关注，寻找新型材料能够在能量储存和使用方面有特别的效果已经成为科学工作者的重要任务之一。超级电容器，作为一种新的能量存储设备，具有使用寿命长、能量密度高等优势，引起了人们巨大的研究兴趣。超级电容器的活性电极物质，在很大程度上影响了能量存储设备的电化学性能，所以寻找具有新颖结构电极材料成为超级电容器发展的关键问题。过渡金属氧化物Co₃O₄由于较高的理论比电容、良好的电容性特征且绿色环保等特点而在超级电容器的电极材料中具有良好的应用前景。电极上的活性材料的比表面积是纳米结构电容量的重要影响因素之一，因此具有更大比表面积的空心结构有可能更适合用于电极的活性材料。中空结构的纳米材料不仅具有大的比表面积，而且其独特的结构还可以为离子和电子快速传输提供了可能。通常的合成中空结构的方法有模板法和水/油/水(W/O/W)的乳状液系统。然而，模板的移除、水/油/水(W/O/W)体系的制备以及沉淀剂的使用，常常是比较复杂和浪费时间的。所以寻找简单有效的方法合成中空结构是很有必要的。本发明首次提出了一种简单方便的方法，在不使用任何表面活性剂或者模板的情况下成功地得到中空盒状Co₃O₄纳米结构，并将这种中空Co₃O₄纳米盒应用于超级电容器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有中空盒状结构的Co₃O₄纳米材料，并提供了一种有效的制备方法。

本发明的另一个目的是将上述中空盒状结构Co₃O₄纳米材料，用于超级电容器电极材料。

本发明一种Co₃O₄纳米盒，所述Co₃O₄纳米盒为由Co₃O₄纳米粒子组装而成的一维棱柱状中空结构。

所述一维棱柱状中空结构为棱柱宽度和高度从100nm～500nm、长度从1微米到5微米的四棱柱中空结构。

本发明所述Co₃O₄纳米盒的制备方法如下：将乙酸钴与乙醇作用生成前驱物沉淀出来，在空气中260-500℃加热分解。

所述乙酸钴在乙醇中水解反应析出沉淀，沉淀在260-500℃下保持1-10分钟。

具体步骤如下：

a)在-5-30℃将乙酸钴溶解于乙醇中，Co₅(OH)₂(CH₃COO)₈·2H₂O在乙醇中沉淀析出，

b)将上述沉淀在260-500℃下空气中保持1-10分钟，

_c)冷却到室温，收集固体产物，洗涤后干燥。

本发明所述的Co₃O₄纳米盒可用于超级电容器电极材料。

本发明将所述中空Co₃O₄纳米盒粉末修饰于惰性电极上可制成超级电容器

所述惰性电极为玻碳电极、铂电极或金电极。