一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料及制備方法，所述多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料為海綿狀立體多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑2-9nm，比表面積312.4-361.8m2/g，按重量百分比計算，其含碳量為30-40%。其制備方法包括具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁的制備、多孔碳的制備，然后將多孔碳浸入到高錳酸鉀水溶液中，讓高錳酸鉀充分的進入到多孔碳的孔道中，然后抽濾，所得濾餅浸入到氯化錳水溶液中，攪拌下進行二氧化錳生成反應(yīng)1-3h，然后再次抽濾、洗滌、干燥，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料。該多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料是超級電容器理想活性材料，具有高的比電容量，且制備方法簡便，成本低廉。
【專利說明】一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器是二十世紀年代末出現(xiàn)的一種新型儲能元件，其儲能性質(zhì)介于傳統(tǒng)靜電電容器和化學(xué)電源之間，具有功率密度高、充電時間短、大電流工作特性好、壽命長、低溫性能優(yōu)于蓄電池等特點，被成為綠色能源。目前超級電容器主要存在的問題是能量密度需要進一步提高，成本需要進一步降低。
[0003]二氧化錳是地球資源豐富、成本低、對環(huán)境友好的一種能源材料，已經(jīng)在原電池、鋰離子電池等體系得到廣泛應(yīng)用。由于其具有高的贗電容，其在超級電容器中的應(yīng)用潛力巨大。但二氧化錳自身是半導(dǎo)體材料，其導(dǎo)電率低的特性影響了其在超級電容器中的性能發(fā)揮，常規(guī)所得二氧化錳的比電容器值為100-200F/g。為了提高其活性，人們嘗試從改善其導(dǎo)電性、改進其結(jié)構(gòu)及與其他物種進行復(fù)合等角度來對二氧化錳進行修飾。
[0004]多孔道的、大比表面的、導(dǎo)電性高的二氧化錳是人們最求的目標，然而，關(guān)于多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的報道主要是采用水熱法、電沉積法。這些方法條件要求比較高，且二者復(fù)合是均勻分布比較困難，導(dǎo)致碳材料不能充分發(fā)揮其導(dǎo)電作用，使復(fù)合材料的導(dǎo)電性欠佳，電化學(xué)性能差，而該問題正是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是為了提供一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，該多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料提高了二氧化錳的比電容量，改善二氧化錳的導(dǎo)電性，進而提高二氧化錳作為超級電容器電極材料的電化學(xué)性能。
[0006]本發(fā)明的目的之二是提供上述的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，按重量百分比計算，其含碳量為30-40%，優(yōu)選為28.5-36.1%。
[0008]上述的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，通過包括以下步驟的方法制備而成:
(I )、向溫度為80-90°C、濃度為10-20mol/L硝酸鋁水溶液中慢慢加入0.5-lmol/L的碳酸銨水溶液，攪拌直至溶液透明，然后控制溫度為-20°C進行冷凍干燥，然后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中控制升溫速率為5°C /min升溫至200°C _300°C加熱分解8h_10h，所得固體物為具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁；
上述所用的10-20mol/L硝酸鋁水溶液和0.5-lmol/L碳酸銨水溶液的量，按摩爾比計算，即硝酸鋁:碳酸銨為1:0.6-0.7 ；
(2)、多孔碳的制備將步驟(I)所得的具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁浸入正丁醇中，抽真空靜置10-20min，將其轉(zhuǎn)移到管式恒溫爐中，控制溫度為500-600°C進行分解反應(yīng)l_3h，得到含有多孔三氧化二鋁和碳的固體，然后清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，得到多孔碳；
所述的清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，即向含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中加入體積百分比濃度為10%-30%的硫酸水溶液，控制溫度70-80°C進行反應(yīng)7-8h，以便溶解三氧化二鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，再將其加入到質(zhì)量百分比濃度為10-20%的氫氧化鈉水溶液中，控制溫度70-80°C進行反應(yīng)7-8h，以便加速溶解三氧化鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔碳；
(3)、復(fù)合材料的制備
將多孔碳浸入到濃度為0.001-0.005mol/L的高錳酸鉀水溶液中進行0.5_lh，讓高錳酸鉀充分的進入到三氧化二鋁的孔道中，然后抽濾；
抽濾所得的濾餅浸入到濃度為0.005-0.015mol/L的氯化錳水溶液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000r/min下進行二氧化錳的生成反應(yīng)l_3h，然后再次抽濾；
再次抽濾所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料。
[0009]上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，其為海綿狀立體多孔結(jié)構(gòu)，用BET比表面儀器(micromeritics asap2020 HD88)進行檢測，其孔徑為2_9nm,其比表面積為312.4-361.8m2/g。
[0010]本發(fā)明的有益結(jié)果
本發(fā)明的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，由于制備過程中首先以冷凍干燥法制備得到具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁模板，然后以該模板制備多孔碳模板，然后將多孔碳浸入到高錳酸鉀水溶液中，讓高錳酸鉀充分地進入到多孔碳的孔道中，然后抽濾，所得濾餅浸入到氯化錳水溶液中，攪拌下進行二氧化錳生成，然后再次抽濾、洗滌、干燥，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，因此本發(fā)明的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材的制備方法簡單，成本低廉，其制備過程中，通過控制模板的合成、各反應(yīng)物濃度來控制多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的粒徑。
[0011]進一步，本發(fā)明的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，由于制備過程中首先以冷凍干燥法制備得到具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁模板，然后以該模板制備多孔碳模板，由于所得具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁模板的孔道結(jié)構(gòu)呈相互交聯(lián)的多通道海綿結(jié)構(gòu)，因此所得的多孔碳模板的孔道結(jié)構(gòu)也呈相互交聯(lián)的多通道海綿結(jié)構(gòu)，而多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料是通過形狀記憶的方式得到的，所以得到的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料也呈現(xiàn)海綿狀立體多孔結(jié)構(gòu)。
[0012]進一步，本發(fā)明的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，由于具有良好的多孔結(jié)構(gòu)，增加了二氧化錳的比表面積，進而可以提高二氧化錳的比電容量，多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料的比容量為158.4-198.3F/g，折合成二氧化錳的比電容值為224.3-293.8F/g，即相對于現(xiàn)有技術(shù)中的非孔狀的二氧化錳的比電容值提高了 1-2倍，由此表明二氧化錳與介孔碳的復(fù)合明顯提高了二氧化錳的導(dǎo)電性，即本發(fā)明的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料具有良好的高倍率放電性能。進一步，由于所得的多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料具有高的孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小在2-9nm之間，比表面積為312.4-361.8m2/g之間，因此多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料提高了二氧化錳作為超級電容器活性材料的性質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1、實施例1所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的SEM圖；
圖2、實施例1所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料為工作電極，在2mv/s的循環(huán)伏安曲線。

【具體實施方式】
[0014]下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0015]實施例1
一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，通過包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、向50mL溫度為80°C、濃度為20mol/L的硝酸鋁水溶液中慢慢加入600mL濃度為lmol/L碳酸銨水溶液，攪拌直至溶液透明，然后控制溫度為-20°C進行冷凍干燥，然后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中控制升溫速率為5°C/min升溫至200°C加熱分解10h，所得固體物為具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁；
上述所用的2mol/L硝酸鋁水溶液和lmol/L碳酸銨水溶液的量，按摩爾比計算，即硝酸鋁:碳酸銨為1:0.6 ;
(2)、多孔碳的制備
將3g步驟(I)所得的具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁浸入2ml正丁醇中，抽真空靜置lOmin，將其轉(zhuǎn)移到管式恒溫爐中，控制溫度為500°C進行分解反應(yīng)3h，得到含有多孔三氧化二鋁和碳的固體，然后清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，得到多孔碳；
所述的清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，即向含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中加入30mL體積百分比濃度為20%的硫酸水溶液，控制溫度80°C進行反應(yīng)8h,以便溶解三氧化二鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的pH值為中性，再將其加入50mL質(zhì)量百分比濃度為10%的氫氧化鈉水溶液中，控制溫度80°C進行反應(yīng)8h，以便加速溶解三氧化鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的pH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔碳；
(3)、復(fù)合材料的制備
將3g多孔碳浸入到濃度為0.001mol/L的高錳酸鉀水溶液中進行0.5h，讓高錳酸鉀充分的進入到多孔碳的孔道中，然后抽濾；
抽濾所得的濾餅浸入到濃度為0.005mol/L的氯化錳水溶液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000r/min下進行二氧化錳的生成反應(yīng)lh，然后再次抽濾；
再次抽濾所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料。
[0016]采用場發(fā)射掃描電鏡(飛利浦FEI quanta200)對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行掃描，所得的掃描電鏡圖如圖1所示，從圖1中可以看出，所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料顯示為多孔道海綿狀。
[0017]采用德國耐馳科學(xué)有限公司型號為STA449F3的熱重分析儀對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行測量，其中碳含量，按重量百分比計算為36.1%。
[0018]上述所得的多孔的二氧化猛及碳的復(fù)合材料,用BET比表面儀器(micromeriticsasap2020 HD88)進行檢測，其孔徑為2_6nm，其比表面積為312.4m2/g。
[0019]將上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料按照二氧化錳:導(dǎo)電炭黑:粘結(jié)劑的質(zhì)量比為65: 25: 10的比例混合均勻，然后將其涂在多孔鎳導(dǎo)電基體上，電極負載量約為7mg/cm2，最后將電極在常溫下真空烘干10h，烘干以后的電極作為工作電極，以鉬片作為輔助電極，以飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極組成三電極體系，工作介質(zhì)采用Imol/L硫酸鈉溶液，采用上海辰華儀器有限公司型號為CHI660D的電化學(xué)工作站進行電化學(xué)性能測試，利用循環(huán)伏安法對材料進行電化學(xué)電容行為測試。結(jié)果表明，上述多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料制成電極后，在2mv/s的掃速下，所得的循環(huán)伏安曲線如圖2所示，從圖2中可以看出，多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的比電容值達到158.4F/g，折合成二氧化錳，則為 247.9F/g。
[0020]采用上海辰華儀器有限公司型號為CHI660D的電化學(xué)工作站對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行交流阻抗測試結(jié)果顯示:二氧化錳的等效系列阻抗(ESR)和電荷傳遞電阻(Rct)分別為2.63Ω、94.64 Ω，而多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的等效系列阻抗(ESR)和電荷傳遞電阻(Rct)分別為0.51 Ω、5.79 Ω，由此可見多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料提高了二氧化錳的導(dǎo)電性，從而提高了多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料作為超級電容器活性材料的性質(zhì)。
[0021]實施例2
一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，通過包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、向50ml溫度為90°C、濃度為lOmol/L的硝酸鋁水溶液中慢慢加入700mL濃度為
0.5mol/L的碳酸銨水溶液，攪拌直至溶液透明，然后控制溫度為_20°C進行冷凍干燥，然后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中控制升溫速率為5°C /min升溫至300°C加熱分解8h，所得固體物為具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁；
上述所用的lOmol/L硝酸鋁水溶液和0.5mol/L碳酸銨水溶液的量，按摩爾比計算，即硝酸鋁:碳酸銨為1:0.7 ;
(2)、多孔碳的制備
將3g步驟(I)所得的具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁浸入到2ml正丁醇中，抽真空靜置20min，將其轉(zhuǎn)移到管式恒溫爐中，控制溫度為60(TC進行分解反應(yīng)lh，得到含有多孔三氧化二鋁和碳的固體，然后清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，得到多孔碳；
所述的清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，即向含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中加入30mL體積百分比濃度為30%的硫酸水溶液，控制溫度70°C進行反應(yīng)7h，以便溶解三氧化二鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的pH值為中性，再將其加入到50mL質(zhì)量百分比濃度為20%的氫氧化鈉水溶液中，控制溫度80°C進行反應(yīng)7h，以便加速溶解三氧化鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔碳；
(3)、復(fù)合材料的制備將3g多孔碳浸入到濃度為0.002mol/L高錳酸鉀水溶液中進行l(wèi)h，讓高錳酸鉀充分的進入到多孔碳的孔道中，然后抽濾；
抽濾所得的濾餅浸入到濃度為0.0lmol/L氯化錳水溶液中，控制控制攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000r/min下進行二氧化錳的生成反應(yīng)3h，然后再次抽濾；
再次抽濾所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料。
[0022]采用德國耐馳科學(xué)有限公司型號為STA449F3的熱重分析儀對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行測量，其中碳含量，按重量百分比計算為32.5%。
[0023]上述所得的多孔的二氧化猛及碳的復(fù)合材料,用BET比表面儀器(micromeriticsasap2020 HD88)進行檢測，其孔徑為2_6nm，比表面積為361.8m2/g。
[0024]將上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料按照二氧化錳:導(dǎo)電炭黑:粘結(jié)劑的質(zhì)量比為65: 25: 10的比例混合均勻，然后將其涂在多孔鎳導(dǎo)電基體上，電極負載量約為7mg/cm2，最后將電極在常溫下真空烘干10h，烘干以后的電極作為工作電極，以鉬片作為輔助電極，以飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極組成三電極體系，工作介質(zhì)采用Imol/L硫酸鈉溶液，采用上海辰華儀器有限公司型號為CHI660D的電化學(xué)工作站進行電化學(xué)性能測試，利用循環(huán)伏安法對材料進行電化學(xué)電容行為測試。結(jié)果表明，上述多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料制成電極后，在2mv/s的掃速下，多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的比電容值達到198.3F/g，則合成二氧化錳為293.8F/g。
[0025]采用上海辰華儀器有限公司型號為CHI660D的電化學(xué)工作站對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行交流阻抗測試結(jié)果顯示:二氧化錳的等效系列阻抗(ESR)和電荷傳遞電阻(Rct)分別為3.26Ω、97.64 Ω，而多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的等效系列阻抗(ESR)和電荷傳遞電阻(Rct)分別為1.42Ω、13.25Ω，由此可見多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料提高了二氧化錳的導(dǎo)電性，從而提高了多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料作為超級電容器活性材料的性質(zhì)。
[0026]實施例3
一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，通過包括以下步驟的方法制備而成:
(1)、同實施例1的步驟(1)，得到具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁；
(2)、多孔碳的制備
將步驟(I)所得的具有多孔結(jié)構(gòu)的3g三氧化二鋁浸入Iml正丁醇中，抽真空靜置15min，將其轉(zhuǎn)移到管式恒溫爐中，控制溫度為550°C進行分解反應(yīng)2h，得到含有多孔三氧化二鋁和碳的固體，然后清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，得到多孔碳；
所述的清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，即向含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中加入30ml體積百分比濃度為25%的硫酸，控制溫度75°C進行反應(yīng)7h，以便溶解三氧化二鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至至流出液的PH值為中性，再將其加入到50ml的質(zhì)量百分比濃度為10-20%的氫氧化鈉水溶液中，控制溫度80°C進行反應(yīng)8h，以便加速溶解三氧化鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔碳；
(3)、復(fù)合材料的制備將3g多孔碳浸入到濃度為0.005mol/L的高錳酸鉀水溶液中進行0.5h，讓高錳酸鉀充分的進入到多孔碳的孔道中，然后抽濾；
抽濾所得的濾餅浸入到濃度為0.015mol/L的氯化錳水溶液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000r/min下進行二氧化錳的生成反應(yīng)3h，然后再次抽濾；
再次抽濾所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料。
[0027]采用德國耐馳科學(xué)有限公司型號為STA449F3的熱重分析儀對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行測量，其中碳含量，按重量百分比計算為28.5%。
[0028]上述所得的多孔的二氧化猛及碳的復(fù)合材料,用BET比表面儀器(micromeriticsasap2020 HD88)進行檢測，其孔徑為2_9nm，比表面積為320.6m2/g。
[0029]將上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料按照二氧化錳:導(dǎo)電炭黑:粘結(jié)劑的質(zhì)量比為65: 25: 10的比例混合均勻，然后將其涂在多孔鎳導(dǎo)電基體上，電極負載量約為7mg/cm2，最后將電極在常溫下真空烘干10h，烘干以后的電極作為工作電極，以鉬片作為輔助電極，以飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極組成三電極體系，工作介質(zhì)采用Imol/L硫酸鈉溶液，采用上海辰華儀器有限公司型號為CHI660D的電化學(xué)工作站進行電化學(xué)性能測試，利用循環(huán)伏安法對材料進行電化學(xué)電容行為測試。結(jié)果表明，上述多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料制成電極后，在2mv/s的掃速下，多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料比電容值達到160.4F/g，折合成二氧化錳為224.3F/g。
[0030]進一步，采用上海辰華儀器有限公司型號為CHI660D的電化學(xué)工作站對上述所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料進行交流阻抗測試結(jié)果顯示:二氧化錳的等效系列阻抗(ESR)和電荷傳遞電阻(Rct)分別為5.78Ω、106.9Ω，而多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的等效系列阻抗(ESR)和電荷傳遞電阻(Rct)分別為3.94Ω、25.67 Ω，由此可見多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料提高了二氧化錳的導(dǎo)電性，從而提高了多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料作為超級電容器活性材料的性質(zhì)。
[0031]綜上所述，本發(fā)明的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的制備方法，先、后以具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁和多孔碳為模板，然后經(jīng)過液相氧化還原反應(yīng)、過濾、洗滌、真空干燥，最終得到多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料。電化學(xué)測試表明，多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料的比容量在158.4-198.3F/g之間，具有良好的高倍率放電性能，進一步，由于所得的多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料具有高的孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小在2-9nm之間，比表面積為312.4-361.8m2/g之間，因此多孔二氧化錳及碳的復(fù)合材料提高了二氧化錳作為超級電容器活性材料的性質(zhì)。
[0032]以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟: (I )、向溫度為80-90°C、濃度為10-20mol/L硝酸鋁水溶液中慢慢加入0.5-lmol/L的碳酸銨水溶液，攪拌直至溶液透明，然后控制溫度為-20°C進行冷凍干燥，然后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中控制升溫速率為5°C /min升溫至200°C _300°C加熱分解8h_10h，所得固體物為具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁； 上述所用的10-20mol/L硝酸鋁水溶液和0.5-lmol/L碳酸銨水溶液的量，按摩爾比計算，即硝酸鋁:碳酸銨為1:0.6-0.7 ； (2)、多孔碳的制備 將步驟(I)所得的具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁浸入正丁醇中，抽真空靜置10-20min，將其轉(zhuǎn)移到管式恒溫爐中，控制溫度為500-600°C進行分解反應(yīng)l_3h，得到含有多孔三氧化二鋁和碳的固體，然后清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，得到多孔碳； 所述的清除掉含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中的三氧化二鋁，即向含有多孔三氧化二鋁和碳的固體中加入體積百分比濃度為10%-30%的硫酸水溶液，控制溫度70-80°C進行反應(yīng)7-8h，以便溶解三氧化二鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至至流出液的PH值為中性，再將其加入到質(zhì)量百分比濃度為10-20%的氫氧化鈉水溶液中，控制溫度70-80°C進行反應(yīng)7-8h，以便加速溶解三氧化鋁，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔碳； (3)、復(fù)合材料的制備 將多孔碳浸入到濃度為0.001-0.005mol/L的高錳酸鉀水溶液中進行0.5_lh，讓高錳酸鉀充分的進入到三氧化二鋁的孔道中，然后抽濾； 抽濾所得的濾餅浸入到濃度為0.005-0.015mol/L的氯化錳水溶液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000r/min下進行二氧化錳的生成反應(yīng)l_3h，然后再次抽濾； 再次抽濾所得的濾餅用蒸餾水洗滌至流出液的PH值為中性，然后在真空條件下110°C烘干，即得多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所用的體積百分比濃度為20%的硫酸水溶液、質(zhì)量百分比濃度20%的氫氧化鈉水溶液的量，按具有多孔結(jié)構(gòu)的三氧化二鋁:體積百分比濃度為20%的硫酸水溶液:質(zhì)量百分比濃度20%的氫氧化鈉水溶液為3g:30ml:50ml的比例計算。
3.如權(quán)利要求1或2的制備方法所得的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料，其特征在于所述的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料為海綿狀立體多孔結(jié)構(gòu)，用BET比表面儀器進行檢測，其孔徑為2-9nm，其比表面積為312.4-361.8m2/g，按重量百分比計算，其含碳量為30-40%ο
4.如權(quán)利要求3所述的多孔的二氧化錳及碳的復(fù)合材料其特征在于按重量百分比計算，其含碳量為28.5-36.1%。
【文檔編號】H01G11/46GK104134548SQ201410323768
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】萬傳云, 沈海燕, 楊雅棋 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院