[发明专利]一种二氧化钌/炭复合电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钌/炭复合电极材料的制备方法，属于电容器用氧化钌电极材料的制备方法。本发明所述方法为：按水合三氯化钌与炭粉末质量比为1:1~1:3的比例将水合三氯化钌与炭粉末混合后置于真空球磨罐中进行球磨混料磨细处理；将步混合材料溶解于溶剂中，进行超声震荡得到溶液A；按溶液A与混合碱液体积比为1:1~1:2的比例在溶液A中滴入四甲基氢氧化铵/氨水混合碱液，得到黑色沉淀，黑色沉淀物静置12‑18h后用蒸馏水洗涤至PH=7，烘干后得到无定型二氧化钌/炭复合电极材料。本方法制备的材料不仅具有良好的导电性，而且使得氧化钌以纳米级颗粒高度分散在炭的表面，显著提高了氧化钌的利用率。

技术领域

本发明涉及一种二氧化钌/炭复合电极材料的制备方法，属于电容器用氧化钌电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种具有快速充放电、储能密度高、储能密度高、容量大的新型能源器件，在移动通信、国防科技，绿色环保能源、电动车汽车领域都有广泛的应用前景。根据储能原理，超级电容器可以分为基于双电层储能机理的双电层电容器和基于法拉第氧化还原储能机理的电化学电容器，根据电极材料的不同，电化学电容器分为金属氧化物超级电容器和导电聚合物超级电容器，其中氧化钌是目前被公认最理想的超级电容器电极材料。但是氧化钌的价格昂贵限制了它的使用。

氧化钌在制备过程中极易容易形成较大的团聚团，显著降低了氧化钌的化学利用率，导致其化学性能变差。为了充分利用氧化钌的电化学利用率，降低成本，以各种炭为基体材料，制备均匀分散的氧化钌复合纳米材料受到了人们的广泛关注。目前氧化钌的制备方法主要有四种：（1）将炭材料加入到三氯化钌溶液中，采用碱液对三氯化钌进行沉淀，再进行水热反应负载氧化钌，但是设备要求高，同时易团聚；（2）阴极电沉积法在钽或钛等基体上沉积氧化钌，但是难以直接在钽或者钛等常用的集流体表面沉积；（3）循环伏安电沉积制备氧化钌，由于氧化物的导电性差，电沉积形成一层膜后表面内阻会增大，而且沉积量很少，不适合大规模生产；（4）涂覆热分解法在钽或钛基表面形成氧化钌薄膜，但是条件不容易控制，要求苛刻。上述四种方法普遍存在设备要求高，工艺复杂或者氧化钌产量低团聚等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺相对简单，操作简单、成本低廉同时能够提高氧化钌分散性，提高其电化学利用率的二氧化钌/炭复合电极材料的方法。

本发明的目的在于提供一种二氧化钌/炭复合电极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按水合三氯化钌与炭粉末质量比为1:1~1:3的比例将水合三氯化钌与炭粉末混合后置于真空球磨罐中进行球磨混料磨细处理。

（2）将步骤（1）得到的混合材料溶解于溶剂中，进行超声震荡得到溶液A。

（3）按溶液A与混合碱液体积比为1:1~1:2的比例在溶液A中滴入四甲基氢氧化铵/氨水混合碱液，得到黑色沉淀，黑色沉淀物静置12-18h后用蒸馏水洗涤至PH=7，烘干（80℃~200℃）后得到无定型二氧化钌/炭复合电极材料。

本发明所述球磨的条件为：转速为250-500r/min，球磨时间为1-3h。

本发明所述超声震荡的条件为：于30-50℃超声震荡0.5-1h，超声强度为35KHz-50KHz。

本发明步骤（2）中溶剂为水、乙醇、或者水和乙醇的混合溶液。

本发明步骤（3）所述四甲基氢氧化铵/氨水混合碱液中四甲基氢氧化铵和氨水的浓度均为1mol/L，其体积比为1:1~3。

本发明的有益效果：

（1）本发明方法先采用球磨进行混料磨细处理，使得水和三氯化钌充分与炭接触，提高其与活性炭的接触面积，分散更为均匀，可以避免后续所制备的二氧化钌粉末团聚问题。