[发明专利]一种基于黑磷/三氧化钼的柔性电极材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种基于黑磷/三氧化钼的柔性电极材料及其制备与应用，柔性电极材料的制备方法包括以下步骤：1)分别制备黑磷纳米片分散液及三氧化钼纳米带分散液；2)将黑磷纳米片分散液与三氧化钼纳米带分散液混合均匀，后经抽滤、揭膜，得到黑磷/三氧化钼柔性复合薄膜；3)将黑磷/三氧化钼柔性复合薄膜进行干燥，即得到柔性电极材料；柔性电极材料作为超级电容器电极，用于超级电容器中。与现有技术相比，本发明制得的柔性电极材料具有较高的电容量，柔韧性和稳定性良好，制备方法简单易行，在柔性电子器件方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，涉及一种基于黑磷/三氧化钼的柔性超级电容器用电极材料及其制备与应用。

背景技术

随着近年来可穿戴/便携式设备的发展，超级电容器在医疗与生物检测设备、军用设备、可佩戴电子设备上的应用越来越广泛，发展前景广阔。柔性超级电容器具有柔性、重量轻、耐用等一系列特点，且可弯曲，能随意变形，携带方便。随着柔性超级电容器逐渐走进人们的生活，在不久的将来，柔性电子设备将遍布各处，并逐渐取代掉一部分传统的移动设备。

传统的电池存在功率密度较低的缺点，传统的电容器又存在能量密度低的缺点。而超级电容器能量储存主要是由表面及电极表面的快速和可逆的氧化还原反应引起的赝电容器和双电层电容器的电解质离子的吸附/解吸，从而具备着较高的功率密度与能量密度、快速充放电能力、长循环能力以及稳定性。电极材料作为超级电容器的组成材料之一，其发展趋于轻量化、柔性化。超级电容器的储能原理取决于电极材料的选择。众所周知，良好的电极材料必须具有高比电容。氧化钌(RuO₂)被广泛认为是最理想的选择，然而其价格非常昂贵，限制了它的广泛应用。因此，其他低成本的过渡金属氧化物，如Fe₂O₃、MnO₂、NiO_x、CoO_x和MoO_x已经逐渐发展成为可用的替代品。在这些替代材料中，三氧化钼(MoO₃)引起了越来越多的关注。MoO₃作为一种潜在的超级电容器纳米材料具有很多优点，如高电化学活性、低成本和环保性。然而，MoO₃在应用时，由于其固有的电导率和结构降解问题而受到阻碍，导致较差的法拉第氧化还原动力学、低功率密度和在较高扫描速率下循环期间的容量下降。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于黑磷/三氧化钼的柔性电极材料及其制备与应用，制备工艺简单，易于工业化生产。制备出的黑磷/三氧化钼柔性电极材料直接用作超级电容器的电极，无需添加其他的导电剂和粘结剂，且比电容高，导电性好，具有较好的柔性，有望应用于便携式、柔性电子产品等领域，在未来的实际生活中具备良好的前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于黑磷/三氧化钼的柔性电极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)分别制备黑磷纳米片分散液及三氧化钼纳米带分散液；

2)将黑磷纳米片分散液与三氧化钼纳米带分散液混合均匀，后经抽滤、揭膜，得到黑磷/三氧化钼柔性复合薄膜；

3)将黑磷/三氧化钼柔性复合薄膜进行干燥，即得到所述的柔性电极材料。

进一步地，步骤1)中，所述的黑磷纳米片分散液的制备方法为：将体块黑磷加入至无氧溶剂A中，超声分散1-24小时后离心分离，即得到所述的黑磷纳米片分散液。

作为优选的技术方案，体块黑磷在无氧溶剂A中的超声功率为200-2000W，超声时间为2-20小时。

进一步地，步骤1)中，所述的三氧化钼纳米带分散液的制备方法为：将三氧化钼纳米带加入至无氧溶剂B中，超声分散1-24小时，即得到所述的三氧化钼纳米带分散液。