[发明专利]一种柔性钴酸锌纳米线材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性钴酸锌纳米线材料的制备方法，首先在碳布上生长一层锌基纳米基底，然后将锌盐、钴盐、添加剂与水混合，将生长一层锌基纳米基底的碳布作为基底进行水热反应，水热反应为在120~180℃下反应5~12h，过滤，清洗，烘干，得到所述柔性钴酸锌纳米线材料；所述的添加剂为氟化铵和尿素。本发明提供的制备方法能耗低，原料简便易取，操作简单，易于实现，制备得到的线状ZnCo₂O₄纳米材料，具有多孔微观结构，电子传输路径变短，有效增大了电极材料的电容性能。另外，使用碳布为基底，使电极材料具备柔韧性，可应用在可穿戴设备上。同时为目前能源储存问题提供了很好的材料，具备极大的应用前景。

技术领域

本发明属于储能材料制备技术领域，更具体地，涉及一种柔性钴酸锌纳米线材料的制备方法。

背景技术

能源产业作为中国的5大支柱产业之一，与人类社会的生存和发展息息相关。随着人类社会的不断进步，人们对能源的需求与日俱增。传统化石能源(煤、石油、天然气等)已不能满足经济发展的要求，随之而来的能源枯竭和环境污染问题，成为21世纪面临的最严峻挑战，因此寻求高效环保的可再生能源势在必行。随着社会经济和科技的发展，各种的新型能源开发和利用要求研发不同种类的能量储存装置来实现新能源的高效转化及利用。实现新能源的深度开发和高效利用，新型高效、稳定的电能存储装置的研制是关键。超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法拉。与传统电容器相比，它具有较大的容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。因此可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置。鉴于上述优点，超级电容器在短时、高功率电能输出领域具有广阔的应用前景，这些领域包括电动汽车、轨道交通、风电变桨、高能武器等等。一个典型的超级电容器包括六个组成部分，电极材料、集流体、隔膜、电解液、极柱以及壳体等。其中，电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素。近年来，为了进一步改善超级电容器的技术特性，拓展其应用领域，世界各国尤其是发达国家对超级电容器电极材料进行了广泛研究。

常用的电极材料有以活性炭为主的多孔碳材料、过渡金属化合物以及导电聚合物等。商用的电容器主要以碳材料为主，但是碳材料普遍存在电容量低的缺点。近年来，人们发觉双金属氧化物如钴酸锌、锰酸锌、铁酸锌、钒酸锌等电化学性能好，理论比电容大、电化学窗口宽、资源丰富、价格低廉和环境友善是发展超级电容器极具潜力的候选电极材料，引起了广泛的研究兴趣。

与其他材料相比，ZnCo₂O₄不但具有较高的理论电容，而且资源丰富，价格低廉，环境友好，因而是一种极具发展潜力的高性能电极材料。然而，由于它的弱电导性，导致其倍率性能、能量密度及功率密度偏低和稳定性较差，严重制约着它在高性能超级电容器中的广泛应用。为了改善这一特点，近年来，在材料的形貌结构上做了大量的探索。如片状、纳米花状、颗粒状等。尽管长时间的探索ZnCo₂O₄电极材料的电容性能得到了较大的提升。研究发现纳米线状的ZnCo₂O₄由于具备多孔结构，因此具备有良好的电化学特性。但目前为止，关于制备纳米线状的ZnCo₂O₄材料的简便方法很少。因此，ZnCo₂O₄纳米材料的大批量生产仍然受到限制。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种柔性钴酸锌纳米线材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：