CN111508719A - 一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料及其制法 - Google Patents

一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉超级电容器电极材料技术领域，且公开了一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，包括以下配方原料及组分：苯胺、1,3‑苯二胺、引发剂、植酸、Co(CH3COOH)2。该一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，植酸掺杂的聚苯胺共聚物水凝胶具有三维网络结构，孔隙率很高，植酸与Co2+具有很强的络合作用，将Co(CH3COOH)2均匀吸附到水凝胶中，三维网络水凝胶炭化成N,P共掺杂多孔碳材料，磷掺杂提高了碳材料的润湿性，氮掺杂增强了碳材料的导电性和电容量，Co(CH3COOH)2在高温热裂解分解成Co3O4，均匀分散在多孔碳材料中，暴露出更多的电化学活性位点，提高了电极材料的实际比电容，碳层的包覆抑制了Co3O4体积膨胀，提高了电极材料的循环稳定性。

Description

一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料及其制法
技术领域
本发明涉超级电容器电极材料技术领域，具体为一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料及其制法。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题日益严峻，开发新型高效的能源装置和能源***迫在眉睫，超级电容器是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，既具有电容器快速充放电的优点，又具有电池的储能特性，超级与电容器蓄电池和传统物理电容器相比，具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、绿色环保等优点。
超级电容器的性能主要取决于电极材料，目前超级电容器电极材料主要有碳材料类电极材料，如纳米碳纤维、碳气凝胶、纳米碳管等，具有大的比表面积和较小的内电阻；金属氧化物电极材料如钌氧化物、锰氧化物、锡氧化物等，具有很高的理论比电容；导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯等，具有网络立体结构，电极材料中的电子和离子可通过与电解液内离子的交换完成迁移，其中Co3O4的成本较低、污染较小，理论比容量很高，是一种极具发展潜力的超级电容器电极材料，但是Co3O4本征导电系数较低，Co3O4电极材料的导电性能不好，抑制了电极反应中电子和离子的传输和迁移，降低了电极材料的实际比容量，并且Co3O4电极材料发生赝电容反应时，会引起Co3O4的体积收缩和膨胀，导致电极材料基体损耗甚至分解，降低了电极材料的电化学循环稳定性。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料及其制法，解决了Co3O4电极材料的导电性能不好的问题，同时解决了赝电容反应中Co3O4体积膨胀的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：30-35份苯胺、4-6份1,3-苯二胺、18-22份引发剂、10-14份植酸、23-38份Co(CH3COOH)2，引发剂为过硫酸钾。
优选的，所述壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、30-35份苯胺、4-6份1,3-苯二胺、10-14份植酸，搅拌均匀后，加入18-22份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，在10-20℃下匀速搅拌反应10-15h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶。
(2)向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶和23-38份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60-80℃，匀速搅拌6-10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为5-10℃/min，升温至450-500℃，保温处理1-2h，再升温至720-760℃，保温煅烧1-2h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料。
优选的，所述低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，使用植酸为凝胶剂，苯胺和1,3-苯二胺为单体，制备得到植酸掺杂的聚苯胺共聚物水凝胶，聚苯胺共聚物水凝胶具有三维网络结构，孔隙率很高，再与Co(CH3COOH)2复合，植酸中的磷酸基团与Co2+具有很强的络合作用，将Co(CH3COOH)2均匀吸附到聚苯胺共聚物水凝胶中，并且分布均匀。
该一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，植酸掺杂聚苯胺共聚物水凝胶含有丰富的氮、磷元素，通过高温炭化和热裂解法，孔隙率很高的苯胺共聚物三维网络水凝胶炭化成N,P共掺杂多孔碳材料，具有丰富的介孔和孔隙结构，比表面积巨大，磷掺杂可以增强碳材料的润湿性，使电解液充分浸润到碳材料的孔隙结构中，与电化学活性位点充分接触，氮掺杂有利于增强碳材料的导电性和电容量。
该一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，植酸将Co(CH3COOH)2均匀吸附到聚苯胺共聚物水凝胶的三维网络中，Co(CH3COOH)2在高温热裂解分解成CoC2O4，进一步分解成Co3O4，通过调控Co(CH3COOH)2和聚苯胺共聚物的比例，来控制Co3O4与多孔碳材料最佳比例，均匀分散在多孔碳材料中，避免Co3O4团聚和堆积，从而使Co3O4暴露出更多的电化学活性位点，与电解液充分接触，提高了电极材料的实际比电容，并且多孔碳材料丰富的孔隙结构为Co3O4提供了生长位点，形成壳核结构，碳层的包覆抑制了Co3O4在赝电容反应过程的体积膨胀，有效提高了电极材料的电化学循环稳定性能。
附图说明
图1是低温恒温器正面示意图；
图2是移动杆正面示意图；
图3是移动杆调节示意图。
1、低温仪器；2、隔热层；3、卡槽；4、保护罩；5、滑轨；6、滚轮；7、移动杆；8、调节器；9、固定夹；10、搅拌装置；11、搅拌扇片；12、底座杆；13、旋转装置；14、旋转轴；15、磁铁扇片。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：优选的，所述壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、30-35份苯胺、4-6份1,3-苯二胺、10-14份植酸，搅拌均匀后，加入18-22份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在10-20℃下匀速搅拌反应10-15h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶。
(2)向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶和23-38份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60-80℃，匀速搅拌6-10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为5-10℃/min，升温至450-500℃，保温处理1-2h，再升温至720-760℃，保温煅烧1-2h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极。
(3)将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器工作电极。
实施例1
(1)制备磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分1：向反应瓶中加入蒸馏水、30份苯胺、4份1,3-苯二胺、10份植酸，搅拌均匀后，加入18份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在10℃下匀速搅拌反应10h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分1。
(2)制备壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料1：向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分1和38份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60℃，匀速搅拌6h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为5℃/min，升温至450℃，保温处理1h，再升温至720℃，保温煅烧1h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料1。
(3)制备超级电容器工作电极1：将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料1、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器工作电极1。
实施例2
(1)制备磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分2：向反应瓶中加入蒸馏水、31.5份苯胺、4.5份1,3-苯二胺、11份植酸，搅拌均匀后，加入19份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在20℃下匀速搅拌反应10h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分2。
(2)制备壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料2：向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分2和34份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60℃，匀速搅拌10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为10℃/min，升温至500℃，保温处理1h，再升温至720℃，保温煅烧1h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料2。
(3)制备超级电容器工作电极2：将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料2、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器工作电极2。
实施例3
(1)制备磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分3：向反应瓶中加入蒸馏水、33.5份苯胺、5份1,3-苯二胺、13份植酸，搅拌均匀后，加入20.5份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在15℃下匀速搅拌反应12h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分3。
(2)制备壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料3：向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分3和28份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至70℃，匀速搅拌8h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为8℃/min，升温至470℃，保温处理1.5h，再升温至740℃，保温煅烧1.5h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料3。
(3)制备超级电容器工作电极3：将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料3、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器工作电极3。
实施例4
(1)制备磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分4：向反应瓶中加入蒸馏水、35份苯胺、6份1,3-苯二胺、14份植酸，搅拌均匀后，加入22份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在20℃下匀速搅拌反应15h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分4。
(2)制备壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料4：向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶组分4和23份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至80℃，匀速搅拌10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为10℃/min，升温至500℃，保温处理2h，再升温至760℃，保温煅烧2h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料4。
(3)制备超级电容器工作电极4：将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料4、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器工作电极4。
对比例1
(1)制备磷酸掺杂聚苯胺水凝胶对比组分1：向反应瓶中加入蒸馏水、29份苯胺、3份1,3-苯二胺、9份植酸，搅拌均匀后，加入16份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在20℃下匀速搅拌反应10h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶对比组分1。
(2)制备壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器对比电极材料1：向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶对比组分1和43份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至80℃，匀速搅拌10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为2℃/min，升温至430℃，保温处理2h，再升温至700℃，保温煅烧1h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器对比电极材料1。
(3)制备超级电容器对比工作电极1：将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器对比电极材料1、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器对比工作电极1。
对比例2
(1)制备磷酸掺杂聚苯胺水凝胶对比组分2：向反应瓶中加入蒸馏水、36份苯胺、5份1,3-苯二胺、15份植酸，搅拌均匀后，加入23份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片，在20℃下匀速搅拌反应10-h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶对比组分2。
(2)制备壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器对比电极材料2：向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶对比组分2和19份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至85℃，匀速搅拌12h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为15℃/min，升温至520℃，保温处理2h，再升温至780℃，保温煅烧2h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器对比电极材料2。
(3)制备超级电容器对比工作电极2：将壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器对比电极材料2、导电剂乙炔黑和粘黏剂聚偏氟乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将溶液均匀涂覆在镍片上并充分干燥，制备得到超级电容器对比工作电极2。
以铂片作为辅助电极，Hg/HgO电极作为参比电极，6mol/L氢氧化钾溶液作为电解液，在CHI660E电化学工作站中测试超级电容器工作电极1-4和超级电容器对比工作电极1-2的电化学性能，测试标准为GB/T 34870.1-2017。
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综上所述，该一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，使用植酸为凝胶剂，苯胺和1,3-苯二胺为单体，制备得到植酸掺杂的聚苯胺共聚物水凝胶，聚苯胺共聚物水凝胶具有三维网络结构，孔隙率很高，再与Co(CH3COOH)2复合，植酸中的磷酸基团与Co2+具有很强的络合作用，将Co(CH3COOH)2均匀吸附到聚苯胺共聚物水凝胶中，并且分布均匀。
植酸掺杂聚苯胺共聚物水凝胶含有丰富的氮、磷元素，通过高温炭化和热裂解法，孔隙率很高的苯胺共聚物三维网络水凝胶炭化成N,P共掺杂多孔碳材料，具有丰富的介孔和孔隙结构，比表面积巨大，磷掺杂可以增强碳材料的润湿性，使电解液充分浸润到碳材料的孔隙结构中，与电化学活性位点充分接触，氮掺杂有利于增强碳材料的导电性和电容量。
植酸将Co(CH3COOH)2均匀吸附到聚苯胺共聚物水凝胶的三维网络中，Co(CH3COOH)2在高温热裂解分解成CoC2O4，进一步分解成Co3O4，通过调控Co(CH3COOH)2和聚苯胺共聚物的比例，来控制Co3O4与多孔碳材料最佳比例，均匀分散在多孔碳材料中，避免Co3O4团聚和堆积，从而使Co3O4暴露出更多的电化学活性位点，与电解液充分接触，提高了电极材料的实际比电容，并且多孔碳材料丰富的孔隙结构为Co3O4提供了生长位点，形成壳核结构，碳层的包覆抑制了Co3O4在赝电容反应过程的体积膨胀，有效提高了电极材料的电化学循环稳定性能。

Claims (4)

1.一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：30-35份苯胺、4-6份1,3-苯二胺、18-22份引发剂、10-14份植酸、23-38份Co(CH3COOH)2。
2.根据权利要求1所述的一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，其特征在于：所述壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、30-35份苯胺、4-6份1,3-苯二胺、10-14份植酸，搅拌均匀后，加入18-22份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温恒温器中，在10-20℃下匀速搅拌反应10-15h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸掺杂聚苯胺水凝胶；
(2)向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸掺杂聚苯胺水凝胶和23-38份Co(CH3COOH)2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60-80℃，匀速搅拌6-10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合物置于气氛炉中，升温速率为5-10℃/min，升温至450-500℃，保温处理1-2h，再升温至720-760℃，保温煅烧1-2h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后研磨成细粉，制备得到壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料。
4.根据权利要求3所述的一种壳核结构的碳包覆Co3O4超级电容器电极材料，其特征在于：所述低温恒温器包括低温仪器、低温仪器内部设置有隔热层、隔热层上方设置有卡槽，卡槽与保护罩活动连接，隔热层的内壁固定连接有滑轨，滑轨上活动连接有滚轮，滚轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹固定连接，低温仪器的内部下方固定连接有搅拌装置，搅拌装置的上方与搅拌扇片活动连接，低温仪器内部下方固定连接有底座，底座的内部设置有旋转装置，旋转装置的上方活动连接有旋转轴，旋转轴的表面固定连接有磁铁扇片。
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