[发明专利]高熵合金纳米框架-二氧化锰复合超级电容电极及其制备

说明书

本发明涉及高熵合金纳米材料领域，提供一种高熵合金纳米框架以及高熵合金纳米框架‑二氧化锰复合超级电容电极及其制备方法，包括首先制备Fe‑Cr‑Co‑Mn‑Ni‑Al高熵合金铸锭，作为化学刻蚀法前驱体；再将合金置于硫酸溶液中进行化学刻蚀处理制备单相高熵合金纳米框架材料；最后在高锰酸钾溶液中利用脉冲电沉积法在高熵合金纳米框架结构上沉积二氧化锰，制得复合超级电容电极材料。综合高熵合金纳米框架的高导电性、高活性、大比表面积和二氧化锰的性能，可提高二氧化锰氧化物在存储器、超级电容器等方面的使用效率。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体而言涉及高熵合金纳米框架、高熵合金纳米框架-二氧化锰复合超级电容电极及其制备。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电料电池、锂离子电池、化学二次电池相比，超级电容器具有功率密度较高、循环池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特。超级电容器通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量，与燃寿命长、充放电速度快、效率高、环境友好、安全性高等特点。而高性能的电极是提高超级电容器性能的重要方向。

现有技术文献：

中国专利：CN109904001

中国专利：CN109755037

中国专利：CN107658149

中国专利：CN109378222

中国专利：CN106601496

发明内容

本发明目的在于提供高熵合金纳米框架以及高熵合金纳米框架-二氧化锰复合超级电容电极及其制备方法。

本发明的第一方面提供的铁钴镍高熵合金纳米框架的制备方法，包括：

按照摩尔比1:1:1:1:1:x称量Fe、Cr、Co、Mn、Ni、Al原料并混合，采用高频感应熔炼炉制备高熵合金，在惰性气体保护环境下冷却成合金铸锭；合金铸锭成分为FeCrCoMnNiAl_x体系，其中x为摩尔比，取值为0.5～0.9；所述合金中各组成元素按照原子百分比包括：Fe、Cr、Co、Mn、Ni，原子百分比均为17～18.2at％；Al为9～15at％；

将合金铸锭进行化学刻蚀，制备高熵合金纳米框架材料，高熵合金纳米框架结构为FCC相和BCC相两相结构，孔径尺寸在120nm～150nm。

进一步地，所述高熵合金纳米框架结构由方块状的不连续相和长条状的连续相构成。

进一步地，前述合金铸锭的化学腐蚀时间在50h-60h之间。

进一步地，所述合金铸锭成分的FeCrCoMnNiAl_x体系中，摩尔比x取值为0.75。

进一步地，前述的化学腐蚀，在0.5～1.0mol/L的硫酸中进行。

根据本发明还提出一种铁钴镍高熵合金纳米框架，其中高熵合金为FeCrCoMnNiAl_x体系，x为摩尔比，取值为0.5～0.9；所述合金中各组成元素按照原子百分比包括：Fe、Cr、Co、Mn、Ni，原子百分比均为17～18.2at％；Al为9～15at％；

其中的高熵合金纳米框架结构为FCC相和BCC相两相结构，孔径尺寸在120nm～150nm。

进一步地，所述框架结构的韧带为31-43nm。

根据本发明的第三方面还提出一种高熵合金纳米框架-二氧化锰复合超级电容电极的制备方法，包括以下步骤：