[发明专利]一种KNb3

说明书

本发明公开了一种KNb₃O₈纳米片/碳布复合材料的制备方法，该方法以过二硫酸钾和氯化钾的乙醇溶液为电解质，以负载五氧化二铌纳米颗粒后的碳布为工作电极、铂片为对电极、饱和甘汞电极作为参比电极，采用循环伏安法进行电化学沉积，通过控制沉积参数，获得尺寸较小且在碳布上分布均匀的纳米KNb₃O₈复合材料。本发明获得的KNb₃O₈纳米片/碳布复合材料在作为超级电容器电极时，具有高的比电容值、良好的倍率性能和循环稳定性，且其制备方法具有路线简单、成本低廉、环境友好等特点，有着极其广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种KNb₃O₈纳米片/碳布复合材料的制备方法。

背景技术

超级电容器（Supercapacitor）是一种新型的能量存储装置，因其功率密度高、充放电速度快、循环稳定性优异和使用温度范围宽等优点，受到了人们的广泛关注。碱金属铌酸盐（LiNbO₃、NaNbO₃、KNbO₃）具有典型的网状结构，NbO₆八面体以不同方式连接，使其具有多样化的结构类型，但其中只有钙钦矿型（ABO₃型）和烧绿石型（A₂B₂O₇型）两种原型结构，其他结构类型均由这两种类型扭曲畸变而得。物质结构决定了材料的物理化学性质，因此，碱金属铌酸盐是一类非常重要的多功能材料，具有良好的铁电、介电、压电、光电、热电、光催化、非线性光学性能，同时还具有光折变效应、低毒和化学稳定性等特点。在K₂O-Nb₂O₅体系的铌酸盐化合物中铌酸钾化合物的组成也非常复杂，其化合物的种类更加繁多。目前，关于K₂O-Nb₂O₅体系的铌酸盐化合物的相关研究主要有：KNbO₃、KNb₄O₁₇、K_5.75Nb_10.85O₃₀、K₃Nb₇O₁₉、K₂Nb₈O₂₁、KNb₃O₈等。铌酸钾化合物常见的合成方法主要有溶胶-凝胶法、固相法和水热法。溶胶-凝胶法需要使用昂贵且不稳定的醇盐，操作和反应都须在干燥的惰性气体气氛中进行，而且通过其制备的粉体颗粒极易团聚。水热法制备铌酸钾化合物技术难度大，对温度高低、反应釜压力大小和KOH的浓度都有很高的要求。固相法制得的产品颗粒粒径大，粒径均匀性差且产物中常混有杂相。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易的KNb₃O₈纳米片/碳布复合电极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案由下述步骤组成：

1、将过二硫酸钾和氯化钾加入乙醇中，搅拌均匀，得到电解质溶液，所述电解质溶液中过二硫酸钾浓度为0.01～1mol/L，氯化钾浓度为0.01～1mol/L。

2、以纳米Nb₂O₅/碳布复合电极材料为工作电极、铂片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极，放入步骤1的电解质溶液中，通过循环伏安法进行电化学沉积，沉积温度为室温，工作电势区间为-1～1V，扫描速率为1～50mV/s，循环次数为10～100次。

3、沉积完成后取出碳布超声清洗、真空干燥、煅烧，得到KNb₃O₈纳米片/碳布复合材料。