[发明专利]一种碳布负载CoTe/CoO/Co纳米片阵列电极材料及其应用

说明书

本发明公开了一种碳布负载CoTe/CoO/Co纳米片阵列电极材料及其应用，由以下方法制备而成：1、将碳布清洗干净，配制钴盐溶液；2、以碳布作为电沉积基底和工作电极，以Co盐溶液为电解液，采用电沉积的方法将Co(OH)₂沉积在碳布上，电沉积完成后，取出碳布清洗干净并干燥；3、将Te粉、NaBH₄与去离子水混合均匀，得到黑色液体，然后转入水热釜，将碳布浸没于黑色液体中，进行水热反应，反应完成后，冷却至室温，取出碳布清洗干净并干燥。该材料以Co(OH)₂纳米片阵列为牺牲模板，采用水热法进行制备，反应温度低，能耗低，保证了CoTe/CoO/Co阵列纳米片形貌的形成，充分发挥了材料的电化学性能，因此，该材料可用于制备赝电容器电极，用于电化学储能。

技术领域

本发明属于电化学储能器材料技术领域，具体涉及一种碳布负载CoTe/CoO/Co纳米片阵列电极材料及其应用。

背景技术

随着人们对能源消耗的增加，开发各种能量转化及储能装备迫在眉睫。超级电容器作为一种典型的储能器件，具有高的能量密度，适应现代的快节奏生活，有着非常高的商用价值。从储能机理上电容器可以分为双电层电容器和赝电容器。双电层电容器依靠电极材料表面吸附电荷来存储能量，具有优异的长循环稳定性，然而电极的容量依赖其材料的比表面积，容量偏小，难以满足现代人们对储能器件的要求。相比于双电层电容器，赝电容器依靠电极材料的氧化还原反应来存储能量，具有较高的理论比容量，然而长循环稳定性较差。因此如何制备出具有高比容量、长循环稳定的赝电容器电极材料一直是研究的热点。

粉末样品需要通过导电剂、粘结剂等复杂工艺来制备电极，且粘结剂会导致材料与电解液、集流体的接触电阻增大，降低了材料的电化学性能，并且在充放电过程中，粉末样品容易从集流体上脱落，导致容量的快速衰减。相比于粉末样品，直接生长在集流体上的阵列能够发挥材料的最大利用率，降低材料的团聚，并且在快速充放电过程中，样品不易从集流体上脱落。过渡金属氧化物具有高的理论比容量，但电极材料的极化导致过渡金属氧化物在长循环过程中出现容量衰减过快，难以实现商业化应用。相比过渡金属氧化物，过渡金属碲化物具有更加稳定的结构，较高的电子迁移率，在长循环过程中表现优异。然而，目前过渡金属碲化物的制备，大多采用了高温烧结的方法，不易制备成直接生长在集流体上的阵列，因此，简单、有效的制备过渡金属碲化物阵列的方法亟待提出。

发明内容

基于上述分析，本发明提供了一种碳布负载CoTe/CoO/Co纳米片阵列电极材料及其应用。该材料以Co(OH)₂纳米片阵列为牺牲模板，采用水热法进行制备，反应温度低，能耗低，保证了CoTe/CoO/Co阵列纳米片形貌的形成，充分发挥了材料的电化学性能，因此，该材料可用于制备赝电容器电极，用于电化学储能。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种碳布负载CoTe/CoO/Co纳米片阵列的材料，由以下方法制备而成：

1、将碳布清洗干净，配制钴盐溶液；

2、碳布作为电沉积基底和工作电极，钴盐溶液为电解液，采用电沉积的方法将Co(OH)₂纳米片阵列沉积在碳布上，电沉积完成后，取出碳布清洗干净并干燥；

3、将Te粉、NaBH₄与去离子水混合，Te粉与NaBH₄的质量比为1-2.1:2-4，混合均匀，得到黑色液体，将黑色液体转移至水热釜中，把碳布浸没于黑色液体后，密闭水热釜，加热进行水热反应，反应完成后冷却至室温，取出碳布清洗干净并干燥，得到所述的碳布负载CoTe/CoO/Co纳米片阵列电极材料。

进一步，所述的钴盐为硝酸钴、氯化钴或硫酸钴。

进一步，步骤2中进行电沉积时，以Ag/AgCl为参比电极，Pt丝为对电极，电压窗口为-1.2V至-0.8V，在20mV s^-1的扫描速率下循环30段。