[发明专利]一种用于超级电容器的Zn掺杂MnFe2O4@C复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于超级电容器Zn掺杂MnFe₂O₄@C复合材料的制备方法及其应用。将氯化锰(MnCl₂)、氯化铁(FeCl₃)、氢氧化钾水热反应得到MnFe₂O₄，将MnFe₂O₄和硝酸锌(Zn(NO₃)₂)充分混合并在保护气下进行高温煅烧，得到Zn掺杂MnFe₂O₄，将所得Zn掺杂MnFe₂O₄与PDA复合后保护气下高温碳化最终得到Zn掺杂MnFe₂O₄@C复合材料。所得的Zn掺杂MnFe₂O₄@C复合材料粒径为纳米尺寸，具有较大的比表面积，Zn掺杂有效提升了MnFe₂O₄导电性能，所得Zn掺杂MnFe₂O₄@C复合材料具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料制备领域，特别涉及一种用于超级电容器的 Zn掺杂MnFe₂O₄@C复合材料的制备方法。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电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性，是新一代高效的储能装置，其中电极材料对超级电容器的发展至关重要。过渡金属氧化物作为一种重要的电极材料，因其资源储量丰富和易于制备的有点而被广泛研究。MnFe₂O₄作为一种过渡金属氧化物具有高理论容量、环境友好及低成本等优势，但是想作为一种超级电容器电极材料被应用还需要解决其低电导率、低电化学活性等问题。其中一种解决办法就是将具有高导电率的材料与MnFe₂O₄复合，从而提高材料整体的电导率，为此人们做出了很多努力，寻找到的材料有石墨烯、碳纳米管等碳材料，以及导电高分子聚苯胺、聚吡咯等。

通过将MnFe₂O₄与导电材料进行复合只是从外部方法改变了MnFe₂O₄的电导率，需要寻找一种方法对MnFe₂O₄自身的电导率进行提升，采用金属元素掺杂可以通过改变MnFe₂O₄晶格的方式提升MnFe₂O₄的导电能力。

发明内容

本发明为了解决MnFe₂O₄电导率低等问题，提供了一种Zn掺杂MnFe₂O₄@C 复合材料及其制备方法：

(1)MnFe₂O₄的制备：分别称取3～5mmol氯化锰(MnCl₂)、6～10mmol氯化铁(FeCl₃)、0.3～0.5gNH₄F和0.3～0.5g尿素溶解于50mLH₂O中，再缓缓加入0.1mol/L KOH溶液调节pH至13，搅拌30min后，再将混合物移至聚四氟乙烯内胆不锈钢高压反应釜内，160～180℃水热反应12～16h，待冷却至室温后将产物用去离子水离心洗涤，置于70℃烘箱中干燥12h即得到MnFe₂O₄。

(2)Zn掺杂MnFe₂O₄的制备：将步骤(1)制得MnFe₂O₄和硝酸锌(Zn(NO₃)₂)充分混合，再将混合物在氢氩混合气氛下退火处理。