[发明专利]一种蜂窝状LaMnO3在审

专利信息
申请号: 202110927148.X 申请日: 2021-08-13
公开(公告)号: CN113808856A 公开(公告)日: 2021-12-17
发明(设计)人: 罗士平;张晨;祁松亚;苏子龙;陈凯旋;王家骏;李树吉;宋宁宁;谢爱娟 申请(专利权)人: 常州大学
主分类号: H01G11/46 分类号: H01G11/46;H01G11/86
代理公司: 常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙) 32258 代理人: 王志慧
地址: 213164 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 蜂窝状 lamno base sub
【说明书】:

发明属于超级电容器与电化学技术领域,尤其涉及一种蜂窝状LaMnO3超级电容器的制备方法。通过三步溶胶凝胶法制备了蜂窝状LaMnO3超级电容器,具有钙钛矿的优异性能,使用碳球作为自牺牲模板,碳球在高温自行氧化为二氧化碳,留下蜂窝状孔洞结构,提升材料的比表面积,使其具有更高的活性面积和更高的比电容。此外,无需通过额外步骤去除模板,该方法制备出的蜂窝状LaMnO3超级电容器具有比电容较高、循环寿命长和重现性较好等特点。

技术领域

本发明属于超级电容器与电化学技术领域,尤其涉及一种蜂窝状LaMnO3超级电容器的制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展,伴随着化石燃料的枯竭和环境污染的加剧,清洁能源的使用迫在眉睫。高效利用风能、潮汐能和太阳能等清洁能源是缓解能源危机和环境问题的最佳方法。因为清洁能源的间歇性缺陷,所以许多储能设备被研发并投入使用来积累过多的清洁能源,这些储能设备包括超级电容器、蓄电池和超导线圈储能等。超级电容器因其快速充电和放电,出色的循环稳定性和环境友好性而受到了极大的关注。电极材料作为超级电容器的化学反应场所,很大程度上决定了器件的性能。

钙钛矿类材料拥有较高的比电容,这一材料由于具有良好的电导率、较多氧空位以及易制备等优点,受到了广泛的研究,但是钙钛矿这类材料在使用溶胶凝胶法制备时,会存在团聚效应,会导致钙钛矿材料的活性面积变小。

发明内容

基于上述原因,本发明提供了一种蜂窝状LaMnO3超级电容器的制备方法。采用球形形貌的碳作为自牺牲模板,采用溶胶凝胶法制备出了蜂窝状的LaMnO3钙钛矿材料。碳球在溶胶凝胶法的制备过程中,分散在LaMnO3钙钛矿材料前驱体中,避免其形成大团的团聚物,在之后的煅烧过程中,高温会将碳球直接除去,留下了蜂窝状的空洞,这使得材料的活性面积得到了较大提升。

本发明蜂窝状LaMnO3超级电容器材料的制备具体步骤如下:

(1)取25mmoL的葡萄糖溶于50mL去离子水中(0.5mol L-1),搅拌2~3min后,逐滴加入氨水,调节pH值至9~12,将混合溶液超声30~60min,将葡萄糖溶液转至内衬聚四氟乙烯(PTFE)的不锈钢高压反应釜中,在160~180℃的烘箱高温环境下反应7~9h后,将冷确至室温的反应釜内胆中的样品倒入250mL的烧杯中,用去离子水和乙醇分别离心洗涤2~4遍,最后将固体沉淀物置于表面皿中,放入烘箱,在60℃的环境下干燥10~12h得到产物碳球;

(2)将一定质量的碳球加入到一定量的去离子水中,直到获得均匀的黑色悬浮液,将一定质量的La(NO3)3·6H2O和50%Mn(NO3)2溶液超声30~60min,接着将最终的混合物搅拌台上持续搅拌,取一定量的柠檬酸(柠檬酸:溶液中所有金属离子的摩尔比=1:1)溶于去离子水中,将柠檬酸溶液逐滴加入搅拌台上的溶液中,结束后用去离子水冲洗柠檬酸溶液的烧杯,冲洗的溶液倒入搅拌台上的溶液中,得到最终溶液,整个过程中保持搅拌将加热台升温至80℃,加热至溶液呈凝胶状,将装有凝胶的烧杯转移至烘箱内,在150~250℃环境下保持4~6h,得到蜂窝状LaMnO3的固体前驱体,将固体前驱体研磨后放入坩埚,于空气氛围下在650~750℃煅烧2~6h得到蜂窝状LaMnO3,研磨后收集备用。

其中,碳球:La(NO3)3·6H2O:Mn(NO3)2=3-7:1:2(摩尔比)。

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