CN111710532B - 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 - Google Patents
一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111710532B CN111710532B CN202010432052.1A CN202010432052A CN111710532B CN 111710532 B CN111710532 B CN 111710532B CN 202010432052 A CN202010432052 A CN 202010432052A CN 111710532 B CN111710532 B CN 111710532B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cnts
- reaction
- concentrated
- temperature
- carbon nanotube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 125
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 97
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 6
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims 2
- 239000000047 product Substances 0.000 claims 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 23
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 18
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 15
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 10
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 9
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 9
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 101100257262 Caenorhabditis elegans soc-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 101000703761 Homo sapiens Leucine-rich repeat protein SHOC-2 Proteins 0.000 description 2
- 102100031956 Leucine-rich repeat protein SHOC-2 Human genes 0.000 description 2
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Chemical compound O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trioxane Chemical compound C1OCOCO1 BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种三氧化二锑‑碳纳米管复合材料及其制备和应用，该制备方法包括以下步骤：(1)取碳纳米管置于容器中，加入浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液，搅拌均匀后，水浴加热反应，所得产物洗涤至中性，干燥，即得到m‑CNTs；(2)将所得m‑CNTs分散于甲醇与乙醇的混合溶液中，再加入SbCl2，恒温水浴搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中水热反应，待反应结束后，洗涤干燥，得到Sb/CNTs；(3)再将所得Sb/CNTs在惰性气体分为下高温煅烧，即得到目的产物。与现有技术相比，本发明制备的Sb2O3/碳纳米管复合材料具有比表面积大、孔隙度大、孔隙体积大、隧道有序等优点，可达到良好的电化学性能。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人们对高功率、高能量密度储能设备的需求越来越大，尤其是在电动汽车、智能电网、军用设备、城市轨道交通等领域。因此，最近人们将更多的目光聚集在电化学电容器(赝电容器)上，不同于双电层电容器(EDLC)通过电极表面在极化状态下吸附电解质溶液中的异性离子而贮存电荷，赝电容器除了EDLC的储能方式外，还可以通过快速可逆的氧化还原反应，将电荷贮存在电极的表面和近表面，与电池中限制速率的体积反应的表面机制有着根本上的不同，其特点是充放电时间短，功率密度高和循环性能好。人们通常使用先进的过渡金属氧化物，如MnO2、TiO2、Sb2O3、V2O5等，作为赝电容器的电极材料，但这些材料有一个通病就是电导率低，从而使赝电容器的功率密度一般比EDLC的低，过渡金属氧化物的比电容和循环性能因材料而异，但普遍介于电池和EDLC之间。因此，制备高功率密度、高能量密度且循环性能良好的赝电容电极材料仍然是现阶段面临的主要挑战。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的技术方案之一提供了一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管置于容器中，加入浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液，搅拌均匀后，水浴加热反应，所得产物洗涤至中性，干燥，即得到m-CNTs；
(2)将所得m-CNTs分散于甲醇与乙醇的混合溶液中，再加入SbCl2，恒温水浴搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中水热反应，待反应结束后，洗涤干燥，得到Sb/CNTs；
(3)再将所得Sb/CNTs在惰性气体分为下高温煅烧，即得到目的产物。
进一步的，步骤(1)中，浓H2SO4与浓HNO3的体积比为1：(1-3)，其中，浓H2SO4的质量浓度为98％，浓HNO3的质量浓度为65％。
进一步的，步骤(1)中，水浴加热的温度为60-80℃，加热时间为1-3h。
进一步的，碳纳米管与SbCl2的添加量之比为(1-3)g：(4-6)mmol。
进一步的，步骤(2)中，甲醇与乙醇的体积比为1：(1-2)。
进一步的，步骤(2)中，恒温水浴的温度为30-50℃。
进一步的，步骤(2)中，水热反应的温度为140-180℃，水热反应的时间为12-16h。
进一步的，步骤(3)中，高温煅烧的温度为500-700℃，时间为2-4h。
进一步的，惰性气体氛围为N2。
本发明在制备三氧化二锑-碳纳米管复合材料的过程中，以改性碳纳米管为三氧化二锑生长的基底，通过水热的方法，以SbCl2为Sb源，得到Sb/CNTs，再通过高温煅烧得到三氧化二锑-碳纳米管复合材料。在反应过程中，甲醇与乙醇组成的混合溶液、碳纳米管在浓酸溶液中的水热反应是为了对碳纳米管进行改性，通过表面改性来提高它的溶解性和分散性。SbCl2加入后的水热反应、高温煅烧等工艺处理是为了在m-CNTs上生长三氧化二锑。
此外，本发明还对反应过程中的工艺条件，如水热反应的温度、碳纳米管与SbCl2的添加量比等进行了限定，不同的水热反应温度和时间、碳纳米管与SbCl2的添加量比都会对材料的形貌和电化学性能产生影响。通过实验发现，实施例1中的工艺条件下制备出的材料性能最优。
本发明的技术方案之二提供了一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料，其采用如上任一所述的制备方法制备得到。
本发明的技术方案之三提供了一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料的应用，其特征在于，其作为工作电极用于超级电容器中。
碳纳米管(CNTs)作为一种电极材料，虽然其本身的储能能力不强，但具有良好的化学稳定性、导电性及较大的比表面积，并且CNTs的加入会改善过渡金属化合物的电化学性能。因此在本发明中，将CNTs与Sb2O3进行复合，制备Sb2O3/碳纳米管复合材料，利用材料间的协同效应使电化学性能得到综合的提升。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明制备的Sb2O3/碳纳米管复合材料具有比表面积大、孔隙度大、孔隙体积大、隧道有序等优点，可达到良好的电化学性能。
2)本发明制备的Sb2O3/碳纳米管复合材料利用CNTs与Sb2O3之间的协同效应，同时可提供足够的电活性位点和丰富的电解质扩散通道，提高Sb2O3/碳纳米管复合材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，所用的浓H2SO4的质量浓度为98％，浓HNO3的质量浓度为65％，其余如碳纳米管、SbCl2等原料或处理技术，如无特别说明，则表明均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
实施例1：
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将3g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将所得m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-1)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-1为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了891F/g。
对比例1：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将甲醇与乙醇的混合溶液改为等体积的甲醇。经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系，检测该材料的比电容，在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本对比例的电极材料的比电容约为846F/g。
对比例2：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了直接将碳纳米管加入到甲醇与乙醇的混合溶液中进行后续反应。经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系，检测该材料的比电容，在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本对比例的电极材料的比电容约为683F/g。
对比例3：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了省去了碳纳米管的添加。经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系，检测该材料的比电容，在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本对比例的电极材料的比电容约为569F/g。
对比例4：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将煅烧温度改为400℃。经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系，检测该材料的比电容，在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本对比例的电极材料的比电容达到了762F/g。
对比例5：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将煅烧温度改为800℃。经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系，检测该材料的比电容，在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本对比例的电极材料的比电容达到了757F/g。
实施例2
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-2)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-2为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了867F/g。
实施例3
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热1h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-3)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-3为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了816F/g。
实施例4
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:2)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-4)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-4为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了773F/g。
实施例5
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入6mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-5)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-5为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了848F/g。
实施例6
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为160℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-6)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-6为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了841F/g。
实施例7
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为180℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-7)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-7为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了833F/g。
实施例8
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为14h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为500℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-8)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-8为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了796F/g。
实施例9
一种Sb2O3/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
第一步，将1g碳纳米管置于圆底烧瓶中，向其中加入100mL浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液(体积比为1:1)，磁力搅拌均匀后，于60℃水浴加热3h，待反应结束后，用去离子水洗涤中性，60℃干燥12h，得到m-CNTs；将m-CNTs超声分散于甲醇与乙醇得混合溶液中(体积比为1:1)，再加入5mmol SbCl2，30℃恒温水浴下磁力搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中，进行水热反应，水热反应的温度为140℃，水热反应的时间为12h，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到Sb/CNTs；将得到的Sb/CNTs在N2氛围下高温煅烧，高温煅烧的温度为600℃，时间为2h，得到Sb2O3/碳纳米管。将该活性材料进行研磨后，与炭黑、聚四氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，得到Sb2O3/碳纳米管工作电极(记SOC-9)。
经辰华CHI760e电化学工作站采用循环伏安法和恒流充放电的方法，采用三电极体系：以SOC-9为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt电极为对电极，以2mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的比电容和循环稳定性的性能，循环伏安法测试，显示了材料具备优异的氧化还原能力。在2mol/L KOH溶液中和在0.5A/g的电流密度下，本实施例的电极材料的比电容达到了827F/g。
实施例10：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：浓H2SO4与浓HNO3的体积比为1：(1-3)。
实施例11：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：浓H2SO4与浓HNO3的体积比为1：(1-3)。
实施例12：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：碳纳米管的用量为1-3g。
实施例13：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：甲醇与乙醇的体积比为1：(1-2)。
实施例14：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：高温煅烧的温度为500-700℃，时间为2-4h。
实施例15：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：高温煅烧的温度为500-700℃，时间为2-4h。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取碳纳米管置于容器中，加入浓H2SO4与浓HNO3的混合溶液，搅拌均匀后，水浴加热反应，所得产物洗涤至中性，干燥，即得到m-CNTs；
（2）将所得m-CNTs分散于甲醇与乙醇的混合溶液中，再加入SbCl2，恒温水浴搅拌至完全溶解后，转移至反应釜中水热反应，待反应结束后，洗涤干燥，得到中间产物；
（3）再将所得中间产物在惰性气体氛围下高温煅烧，即得到目的产物；
步骤（1）中，浓H2SO4与浓HNO3的体积比为1：(1-3)，其中，浓H2SO4的质量浓度为98%，浓HNO3的质量浓度为65%；
步骤（1）中，水浴加热的温度为60-80℃，加热时间为1-3 h；
碳纳米管与SbCl2的添加量之比为（1-3）g：（4-6）mmol；
步骤（2）中，甲醇与乙醇的体积比为1：(1-2)；
步骤（2）中，恒温水浴的温度为30-50℃；
步骤（2）中，水热反应的温度为140-180℃，水热反应的时间为12-16 h；
步骤（3）中，高温煅烧的温度为500-700℃，时间为2-4 h。
2.一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料，其采用如权利要求1所述的制备方法制备得到。
3.如权利要求2所述的一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料的应用，其特征在于，其作为工作电极用于超级电容器中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010432052.1A CN111710532B (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010432052.1A CN111710532B (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111710532A CN111710532A (zh) | 2020-09-25 |
| CN111710532B true CN111710532B (zh) | 2022-08-23 |
Family
ID=72537242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010432052.1A Active CN111710532B (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111710532B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115206692B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-06-23 | 广州大学 | 甲氧基化合物与改性碳纳米管复合材料制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1569623A (zh) * | 2004-04-22 | 2005-01-26 | 华中师范大学 | 纳米金属或金属氧化物均布于碳纳米管表面的复合材料制备 |
| CN108511725A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-09-07 | 西北师范大学 | 三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及其制备和应用 |
| CN108899504A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-27 | 东华大学 | 一种锑-碳纳米管-碳复合材料、制备方法及应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201517661D0 (en) * | 2015-10-06 | 2015-11-18 | Faradion Ltd | Process for preparing hard carbon composite materials |
-
2020
- 2020-05-20 CN CN202010432052.1A patent/CN111710532B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1569623A (zh) * | 2004-04-22 | 2005-01-26 | 华中师范大学 | 纳米金属或金属氧化物均布于碳纳米管表面的复合材料制备 |
| CN108511725A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-09-07 | 西北师范大学 | 三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及其制备和应用 |
| CN108899504A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-27 | 东华大学 | 一种锑-碳纳米管-碳复合材料、制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Dual metal oxides interconnected by carbon nanotubes for high-capacity Li- and Na-ion batteries";Yujun Chai et al.;《Nanotechnology》;20200309;第31卷;第215402页 * |
| "锂离子电池Sb2O3负极材料的制备及其性能研究";谭玉明;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20190215(第02期);第B015-359页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111710532A (zh) | 2020-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105253871B (zh) | 超级电容器用含氮碳材料及其制备方法、超级电容器电极材料 | |
| CN108658119B (zh) | 一种低温硫化技术用于制备硫化铜纳米片及其复合物的方法和应用 | |
| CN109767928B (zh) | 氟掺杂碳包覆氧化硅纳米颗粒@碳纳米管复合材料的合成方法及其应用 | |
| CN112701268B (zh) | 柔性一体化碳包覆氧化钨/碳纳米管薄膜复合电极及其制备方法 | |
| CN109928384A (zh) | 一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法 | |
| CN108565127B (zh) | 一种可提高超级电容器比容量的电极材料、制备方法及应用 | |
| CN112382514A (zh) | 一种全固态柔性超级电容器用NiCo2O4@Ni-Co LDH复合电极的制备方法 | |
| CN110526299B (zh) | 一种核壳结构Fe2O3@PPy复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用 | |
| CN114883559A (zh) | 一种萘醌-喹喔啉有机电极材料及其在水系锌离子电池中的应用 | |
| CN110697794B (zh) | 一种二维中空纳米片结构的硫化钴/g-C3N4复合电极材料及其制备方法 | |
| CN116169260A (zh) | β”-Al2O3和N掺杂C复合包覆Na3V2(PO4)2F3电极材料 | |
| CN104852042A (zh) | 一种用于锂离子电池负极材料的钴铁复合氧化物纳米棒的制备方法及应用 | |
| CN110759379A (zh) | 一种0d/2d异质结构复合负极材料的制备方法及其应用 | |
| CN111710532B (zh) | 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 | |
| CN104733189B (zh) | 一种锂离子型超级电容器三元复合负极材料及其制备方法 | |
| CN117558889A (zh) | 一种低成本复合锂离子电池负极材料、制备方法及其应用 | |
| CN101916667A (zh) | 基于MnO2与PPy/F-CNTs复合物材料的非对称超级电容器 | |
| CN109727783B (zh) | 一种炭纸负载的碳空心球复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN111554887A (zh) | 一种MXene/腐殖酸复合材料及其制备与应用 | |
| CN114031125B (zh) | 三元纳米片@碳纳米管正极材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN110808170B (zh) | 具多孔氮化碳夹层材料构型的高能超级电容器及制备方法 | |
| CN112271342B (zh) | 一种基于钒氧化物正极材料的锌离子电池zib的制备方法 | |
| CN109021231A (zh) | 一种改性聚多巴胺材料及其应用 | |
| CN114300276A (zh) | 一种Ni-Fe-S@NiCo2O4@NF复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN109950508B (zh) | 一种碳纤维布柔性锂离子电池负极材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |