【CN110060875A】用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910356369.9
(22)申请日 2019.04.29
(71)申请人 南京工业大学
地址 211899 江苏省南京市浦口区浦珠南
路30号
(72)发明人 房贞兰 赵丽娜 刘美丽 徐宜秀
陈宝军 张兰天 袁小云 鞠强
(74)专利代理机构 西安中科汇知识产权代理有
限公司 61254
代理人 刘玲玲
(51)Int.Cl.
H01G 11/24(2013.01)
H01G 11/30(2013.01)
H01G 11/86(2013.01)
(54)发明名称用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法(57)摘要本发明的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法，其特征在于，以Co (NO 3)2·6H 2O和1，4-萘二甲酸为反应原料，N，N -二甲基甲酰胺为溶剂，三乙胺为表面活性剂，通过一步水热法，制备得到用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极。本发明的有益之处在于，本发明提供的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法具有以下优势：原料来源广，制备成本低；制备工艺简单、成本低、效率高；产品电容性能、稳定性能优越；产品具有有序的层状结构，用作超级电容器电极具有较高的可逆比电容、优异的倍率性能和稳定的循环性，具有
巨大的商业化应用前景。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 110060875 A 2019.07.26
C N 110060875
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110060875 A
1.一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳布裁成1cm×2cm的长方形碳布块，之后使用水：乙醇：丙酮＝1：1：1的混合液超声清洗，之后烘干过夜，称量；
(2)将三乙胺溶于N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌得到混合均匀的混合溶液A，并在搅拌过程中放入经步骤(1)处理后的所述碳布块；
(3)称取Co(NO3)2·6H2O和1，4-萘二甲酸溶，放入所述混合溶液A中，继续搅拌得到混合溶液B；
(4)将所述混合溶液B连同里面的所述碳布块一起转移到20mL的水热反应釜中，之后将所述水热反应釜放置于烘箱中，缓慢升温反应；
(5)反应结束后，用去离子水和乙醇冲洗所述碳布块，然后烘干；
(6)使用前称量所述碳布块，以确定用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的有效质量。
2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述三乙胺和N，N-二甲基甲酰胺的用量比例为1mg：1mL，搅拌时长为1h。
3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述Co(NO3)2·6H2O和1，4-萘二甲酸的用量质量比为4：3。
4.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述水热反应釜放置于烘箱中缓慢升温反应过程控制的条件为：所述烘箱温度在30min内逐渐从室温升至120℃，在120℃条件下保持3d，之后以4℃·h-1的速度冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述烘干的条件为80℃过夜充分烘干。
6.一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极，其特征在于，所述用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极采用权利要求1-5任意一项所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极，其特征在于，所述用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的材料表面为六边形二维层状垂直纳米结构。
8.根据权利要求7所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极，其特征在于，所述用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极可用作超级电容器柔性电极，且比电容可达844Fg-1。
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聚吡咯纳米阵列电极的光电化学
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) March Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2006,22(3)：261~264 聚吡咯纳米阵列电极的光电化学 刘玲赵尧敏杨洁赵崇军江志裕* (复旦大学化学系,分子催化和创新材料上海重点实验室,上海200433) 摘要以多孔的铝阳极氧化膜(AAO)为模板制备了直径约为80nm聚吡咯(PPy)纳米线的阵列电极,并研究了它的光电化学响应.结果表明,在电极电位低于-0.1V(vs Ag/AgCl)时出现的阴极光电流是由聚吡咯纳米线的p型半导体性质引起的,其平带电位为-0.217V.聚吡咯纳米线的长度对光电流的影响较大,最佳长度为42nm.这是因为在很短的聚吡咯纳米线阵列中PPy太少,产生的光电流弱,而在过长的聚吡咯纳米线阵列中光生电子在到达电极基底前易于与光生空穴复合而消失.聚吡咯纳米线有可能作为纳米光电器件用于未来微器件系统. 关键词：聚吡咯,阳极氧化铝膜,纳米线阵列,光电化学 中图分类号：O646 Photoeletrochemical Behavior of Polypyrrole Nanofiber Array Electrodes LIU,Ling ZHAO,Yao?Min YANG,Jie ZHAO,Chong?Jun JIANG,Zhi?Yu* (Department of Chemistry,Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materials, Fudan University,Shanghai200433,P.R.China) Abstract Polypyrrole(PPy)nano?fiber array electrodes were fabricated by electrochemical deposition of PPy in the pores of anodic aluminium oxide(AAO)templates.The photocurrent appeared at the potential below-0.1V(vs Ag/AgCl) was caused by the p?type semiconductor properties of PPy material.Its flat?band potential E fb was determined as-0.217 V(vs Ag/AgCl).The photocurrent of PPy nano?fiber array electrode varied with the length of the PPy nanofibers.For very thin PPy nano?fiber array the photocurrent was small.But if the arrays were too thick the photocurrent was also small because the photo?induced electrons might recombine with photo?induced holes in the film before reaching the back contact.The optimum thickness was42nm.The PPy nano?fiber devices might be used as nano photo?electronic device in the future. Keywords：Polypyrrole,Anodic aluminium oxide membrane,Nano?fiber arrays,Photoelectrochemistry 聚吡咯(PPy)是一种重要的导电聚合物.由于其在水溶液或有机电解质中具有良好的充放电性能,可用作化学电源、传感器的电极材料,因此其电化学性能受到广泛的关注[1?4].在阳极极化时溶液中的阴离子可掺入聚吡咯,使材料的导电性增加,而在阴极极化时随着阴离子的脱出,聚吡咯的电阻明显增加.通过聚吡咯膜的光电化学研究,已经证明在较负的电极电位区间聚吡咯在水溶液或有机溶液中都可以测到阴极光电流,而且其强度随电极电位的负移而增大.光电化学过程中涉及光致阴离子脱掺杂和阳离子掺杂过程的发生.该光电流是由于PPy膜的p型半导体性质引起的[5?6].在含高浓度支持电解质和较小阳离子(Li+和Na+)的溶液中得到的光电流信号更强.Miquelino等[5]观察到在还原态时PPy膜呈现阴极光电流,而在导电态时则为阳极光电流,并且采用红外光时得到的信号更强.从研究光 [Article]https://www.360docs.net/doc/902719616.html, Received：July26,2005；Revised：September20,2005.*Correspondent,E?mail：zyjiang@https://www.360docs.net/doc/902719616.html,；Tel：+8621?65642404. 国家自然科学基金(20333040),复旦大学研究生创新基金资助项目 鬁Editorial office of Acta Physico?Chimica Sinica 261
【CN110060875A】用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910356369.9 (22)申请日 2019.04.29 (71)申请人 南京工业大学 地址 211899 江苏省南京市浦口区浦珠南 路30号 (72)发明人 房贞兰 赵丽娜 刘美丽 徐宜秀 陈宝军 张兰天 袁小云 鞠强 (74)专利代理机构 西安中科汇知识产权代理有 限公司 61254 代理人 刘玲玲 (51)Int.Cl. H01G 11/24(2013.01) H01G 11/30(2013.01) H01G 11/86(2013.01) (54)发明名称用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法(57)摘要本发明的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法，其特征在于，以Co (NO 3)2·6H 2O和1，4-萘二甲酸为反应原料，N，N -二甲基甲酰胺为溶剂，三乙胺为表面活性剂，通过一步水热法，制备得到用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极。本发明的有益之处在于，本发明提供的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极及其制备方法具有以下优势：原料来源广，制备成本低；制备工艺简单、成本低、效率高；产品电容性能、稳定性能优越；产品具有有序的层状结构，用作超级电容器电极具有较高的可逆比电容、优异的倍率性能和稳定的循环性，具有 巨大的商业化应用前景。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 110060875 A 2019.07.26 C N 110060875 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110060875 A 1.一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)将碳布裁成1cm×2cm的长方形碳布块，之后使用水：乙醇：丙酮＝1：1：1的混合液超声清洗，之后烘干过夜，称量； (2)将三乙胺溶于N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌得到混合均匀的混合溶液A，并在搅拌过程中放入经步骤(1)处理后的所述碳布块； (3)称取Co(NO3)2·6H2O和1，4-萘二甲酸溶，放入所述混合溶液A中，继续搅拌得到混合溶液B； (4)将所述混合溶液B连同里面的所述碳布块一起转移到20mL的水热反应釜中，之后将所述水热反应釜放置于烘箱中，缓慢升温反应； (5)反应结束后，用去离子水和乙醇冲洗所述碳布块，然后烘干； (6)使用前称量所述碳布块，以确定用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的有效质量。 2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述三乙胺和N，N-二甲基甲酰胺的用量比例为1mg：1mL，搅拌时长为1h。 3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述Co(NO3)2·6H2O和1，4-萘二甲酸的用量质量比为4：3。 4.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述水热反应釜放置于烘箱中缓慢升温反应过程控制的条件为：所述烘箱温度在30min内逐渐从室温升至120℃，在120℃条件下保持3d，之后以4℃·h-1的速度冷却至室温。 5.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述烘干的条件为80℃过夜充分烘干。 6.一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极，其特征在于，所述用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极采用权利要求1-5任意一项所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的制备方法制备得到。 7.根据权利要求6所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极，其特征在于，所述用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极的材料表面为六边形二维层状垂直纳米结构。 8.根据权利要求7所述的一种用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极，其特征在于，所述用于超级电容器的Co基纳米片阵列电极可用作超级电容器柔性电极，且比电容可达844Fg-1。 2
纳米电极及其在电化学中的应用
纳米电极及其在电化学中的应用 常智远 (上海大学化学系) 摘要：纳米电极是近几十年代发展起来的并在电化学及电分析化学中显示了广阔的应用前景.本文简要介绍了几种纳米电极的制备方法,重点介绍了纳米电极在电化学反应动力学常数测量,作为探针在扫描技术中的应用以及纳米电极分别在光谱电化学和传感器中的应用,结尾并对其发展前景进行了展望。 关键词:纳米电极;电化学 1概述 超微电极又称微电极,分别由Fleischmann和Wightman等人引入到电化学和电分析化学领域。这类电极至少有一维,通常要小于25Lm。电极直径小于1Lm但大于100nm一般称为亚微米电极。纳米电极的尺寸没有明确的定义, 一般认为纳米电极是指电极的某一维有效直径在1~100nm, 小于10nm的电极又被称为Nanode。纳米电极最早被用来进行生物活体分析, 20世纪80年代, 电分析化学家应用其传质速率很快, 电极充电电流较小的特点来测量某些快速电化学反应的标准速率常数等, 同时纳米电极因其电极尺度小, 特别是当电极的尺度接近单个分子的尺度时, 其它一些因素如静电场、分子吸附、边沿效应等都会对电极的响应发生影响,所有这些特点使得纳米电极日益受到人们的重视。 2纳米电极的制备 纳米电极的制备及其应用已有20多年的历史,已有锥形、平板形、环形、圆盘形、条形等多种形状的电极,现已报道了多种成功率较高的金属钠米电极的制备方法。 条形纳米电极的制备方法通常是在平板玻璃上蒸镀一层贵金属薄膜,然后再将其封装后打磨至该膜层露出.纳米电极阵列有多种制备方法,如用电沉积的方法沉积金属于多孔膜的孔中及光刻等技术。锥形及圆盘形电极因其可作为各种SPMs的探头而成为目前主要采用的纳米电极。总体上讲锥形或圆盘纳米电极的制备一般分为两步: 首先将金属丝在腐蚀液中用电化学的方法腐蚀成纳米针尖,然后用包封液将该针尖包封只露出其尖端很小的一部分。目前制得的圆盘电极, 其半径可达100nm或更小。对于r 为1~0. 01um的制作方法可以将直径为纳米级金属丝, 利用化学侵蚀的方法或光学刻蚀的方法。 3纳米电极的应用 3.1 电化学反应动力学参数测量 纳米电极的充电电流及其在溶液中的IR降较小, 可在高阻抗的非水溶液中或不加支持电解质的情况下使用,同时纳米电极可进行快速扫描得到暂态情况下电化学反应的信息。电极表面的传质速率与电极的半径成反比, 因而一定尺度以下的纳米电极可以用来测量许多异相电子转移( 传递) 反应的标准速率常数. 对于一个异相电子转移反应O+ ne→ R为了测