[发明专利]一种超级电容器用管状介孔四氧化三钴及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器用电极材料，尤其是涉及一种超级电容器用管状介孔四氧化三钴及其制备方法。

背景技术

四氧化三钴是一种重要的功能材料，常被用于锂离子电池、超级电容器、传感器、催化等方面。四氧化三钴在实际的应用中，其形貌对于它的性能有着很大的影响。因此，各种形貌的四氧化三钴，如花状、片状、箱状、线状、管状均有制备，并有着各种应用。在这些形貌的四氧化三钴中，由于一维管状的四氧化三钴因其具有独特的物理化学性能而受到特别的关注。如Shi等人以胶体小球为模板制备了四氧化三钴纳米管（Xiangyang Shi, Shubo Han, Raymond J. Sanedrin, Cesar Galvez, David G. Ho, Billy Hernandex, Feimeng Zhou, Matthias Selke. Formation of cobalt oxide nanotubes: Effect of intermolecular hydrogen bonding between Co(III) complex precursors incorporated onto colloidal templates [J]. Nano Letters, 2002, 2(4): 289-293）；Chen等人以多孔铝为模板制备了管状四氧化三钴（Weiyang Li, Lina Xu, Jun Chen. Co₃O₄ nanomaterials in lithium-ion batteries and gas sensors [J]. Advanced Functional Materials, 2008, 15(5): 851-857）等。但是，这些制备方法太复杂、成本高，而且这些制备方法环保性不强，材料的通用性不强。

本发明采用天然的棉花为模板，研制管状四氧化三钴，且所制备的管状四氧化三钴还具有介孔特性，这对于提高其电化学性能具有积极的作用。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，提供一种工艺简单、操作容易、环保、原料来源丰富、低成本及性能好的超级电容器用管状介孔四氧化三钴及其制备方法。

本发明是这样实现的：

一种超级电容器用管状介孔四氧化三钴，以棉花和六水硝酸钴为原料，制备得到管状介孔四氧化三钴产品，其特性为：孔径为9-25nm、管径为8-20μm、内外径比大于1、长径比大于为10。

一种超级电容器用管状介孔四氧化三钴的制备方法，以棉花为模板，以六水硝酸钴为原料，经浸泡、干燥及煅烧工序，制备得到管状介孔四氧化三钴产品，制备包括以下工艺步骤：

a、把棉花浸泡在六水硝酸钴水溶液中；

b、棉花浸泡后将其取出进行干燥；

c、把干燥后的棉花于空气中进行煅烧。

所述的浸泡方法是：将1-10重量份的棉花浸入90-99重量份的六水硝酸钴水溶液中，棉花要完全浸透。

所述的干燥方法是：将吸附有硝酸钴溶液的棉花在小于55℃温度下干燥。

所述的煅烧方法是：把干燥后的棉花于空气中在300-700℃温度下煅烧1-5小时。

所述的六水硝酸钴水溶液是：由1-20重量份六水硝酸钴与80-99重量份去离子水组成。

本发明的优点和积极效果：

    1、本发明制备的管状四氧化三钴相比于球状等四氧化三钴有更好的电容特性及更高的储能特性；

2、本发明的制备方法与以前的制备方法相比，具有简单、低成本、环保性好等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是采用本发明制备的管状介孔四氧化三钴的X射线衍射图。

图2是采用本发明制备的四氧化三钴的扫描电镜图。

图3是采用本发明制备的管状介孔四氧化三钴的氮气吸附-脱附曲线及所得管状介孔四氧化三钴的孔径分布图（图中插入部分）。

图4是采用本发明制备的管状介孔四氧化三钴所制得的电极在3.0 M KOH中的循环伏安曲线。

图5是采用本发明制备的管状介孔四氧化三钴所制得的电极在3.0 M KOH中的计时电位曲线。

具体实施方式

下面通过实例进一步详细说明本发明，本实施例仅在说明本发明的具体方式之一，本领域的技术员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

实施例1：