[发明专利]纳米多孔Ag/RuO2

说明书

本发明公开了一种纳米多孔Ag/RuO₂复合材料，所述纳米多孔Ag/RuO₂复合材料具有三维、双连续的纳米多孔结构，且其孔隙尺寸为10‑40nm。按原子百分比例：铝50‑95％，银2‑45％，其余为钌，称取纯金属材料，通过真空旋淬法制出Al‑Ag‑Ru合金条带，采用氢氧化钠溶液中进行脱合金处理的方法，再通过进一步的退火处理，经过XRD确认，得到纳米多孔Ag/RuO₂复合材料，经过扫描电镜分析，所得纳米多孔结构中孔的尺寸为10‑40nm，具有较好的微观结构均匀性，复合材料中的Ag具有较好的导电性，可增强RuO₂的赝电容，同时也提供一定的双电层电容，是一种潜在的超级电容器电极材料。

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料领域，具体地说是涉及一种纳米多孔Ag/RuO₂复合材料及其制备方法和其在超级电容器电极材料中的应用。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的加重，发展和应用新型能量存储和转换装置迫在眉睫。目前，能量存储和转换装置主要包括超级电容器、燃料电池和二次电池。其中，超级电容器由于其较高的比容量和比功率，以及使用寿命长和安全性高等优点，受到了较为广泛的关注。从超级电容器的工作原理上来看，其主要分为两类：双电层电容储能和法拉第赝电容储能。电极材料是超级电容器最为重要的组成部分，直接决定着超级电容器性能的优劣。目前，超级电容器电极材料主要分为三大类：以石墨烯等为代表的碳材料、以氧化锰等为代表的过渡金属氧化物材料和导电聚合物材料。过渡金属氧化物材料因其在超级电容器充放电过程中发生氧化还原反应，产生远高于双电层电容的电容量，从而成为超级电容器领域的研究热点。其中，RuO₂具有较高的理论比电容(1200-2200F g^-1)，并且具有可逆性好、热稳定性好、倍率性能高等优点，被认为是超级电容器电极材料中最有前途的材料。

然而，Ru金属价格昂贵、资源稀缺，极大地阻碍了其在超级电容器领域的大规模应用。将RuO₂与其他材料制备成RuO₂纳米复合电极材料，一方面可以减少Ru的使用量，另一方面可以在一定程度上增强其充放电性能。目前研究比较多的是RuO₂/ 碳复合材料，包括RuO₂/活性炭、RuO₂/碳纤维、RuO₂/碳纳米管和RuO₂/石墨烯等。例如，Kong等人利用电沉积法，制备出了RuO₂/石墨烯/碳纳米管复合电极材料 (Electrochimica Acta 246(2017)433-442)；Chuang等人利用水热法合成出了RuO₂/ 碳纳米管复合电极材料(CompositesScience and Technology 72(2012)1524-1529)； Zhou等人利用溶胶-凝胶法制备出RuO₂/碳球复合电极材料(RSC Advances 4(2014) 6927-6932)。然而，除了将RuO₂与碳材料结合制备RuO₂/碳复合材料之外，将RuO₂与其他金属材料结合成复合材料鲜有报导。