[发明专利]Co3

说明书

本发明涉及一种Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构材料及其制备方法，包括有以下步骤：1)将氢氧化钴纳米线采用磷化氢气氛烧结得到磷化钴纳米线；2)将磷化钴纳米线经过快速退火处理，使表面层氧化，得到Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构微型超级电容器电极材料。本发明的有益效果是：对于Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构，外层的Co₃O₄将提供赝电容容量，而内层的Co₂P具有高导电性；同时，因电化学反应仅发生在材料表面或近表面，在较高的反应电势下由于内层Co₂P无法直接接触吸附溶液离子，并不会催化水分解。因此，该同轴异质结构保持了较高的容量和循环稳定性，也具有较好的电子传导能力，倍率性能得到提高。

技术领域

本发明属于材料制备与微型超级电容器交叉领域，具体涉及一种Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构材料及其制备方法。

背景技术

随着科技进步与发展，人类社会已进入信息化时代，以半导体技术为基础发展起来的现代电子设备与技术极大便利了人们的日常生活，可穿戴智能电子设备和物联网的出现与普及进一步增加了人们对储能设备微型化、便携化的需求。在微型储能器件中，微型超级电容器(Microsupercpacitors,MSCs)因其功率密度高、充放电时间快以及循环寿命长等优点而受到了广泛关注，并在微电子领域、医用领域和机械领域有很好的应用前景。但目前MSCs的能量密度低，不足以满足微型电子设备需求，这是限制MSCs发展的主要原因。

发明内容

本发明提出一种Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构微型超级电容器电极材料及其制备，其制备过程简单，所得的Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构作为微型超级电容器的正极材料具有较高的理论容量，并保持了良好的循环稳定性和倍率性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构材料，其为同轴异质结构，直径在70纳米到300纳米之间，长度为600纳米到2微米，纳米线同轴异质结构的内层为Co₂P，外层为Co₃O₄，外层Co₃O₄氧化层厚度为1.2到2纳米。

所述的Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构材料的制备方法，包括有以下步骤：

1)将氢氧化钴纳米线采用磷化氢气氛烧结得到磷化钴纳米线；

2)将磷化钴纳米线经过快速退火处理，使表面层氧化，得到Co₃O₄/Co₂P同轴异质结构微型超级电容器电极材料。

按上述方案，所述的氢氧化钴纳米线是以六水合氯化钴、氟化铵与尿素为原料，以泡沫镍为基底，采用水热法制备而得。

按上述方案，所述的六水合氯化钴、氟化铵与尿素的摩尔比为2:1:4。

按上述方案，步骤1)以次亚磷酸钠高温分解作为磷化氢气体来源。

按上述方案，步骤1)所述的烧结是以2℃/min速率升温至300℃，保温3小时。

按上述方案，步骤2)所述的快速退火是在快速退火炉中采用5℃/min速率升温至250℃，保温3分钟。