[发明专利]应用于超级电容器的Te-C纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于超级电容器的Te‑C纳米复合材料的制备方法，通过煅烧的方法，制备了应用于超级电容器的纳米复合电极材料，属于新能源技术领域。本发明通过煅烧碳量子点和二氧化锑的粉末混合物，获得了超薄碳纳米片包覆的碲纳米颗粒复合材料Te‑C。Te‑C具有优异的电化学性能，如高的比容量和比能量、超长的循环寿命和好的倍率性能。此外，Te‑C的制备工艺简单，价格低廉，具有广阔的市场化应用前景。将Te‑C用于组装超级电容器，所得到的电容器33.7Wh Kg^‑1，功率密度为12kW Kg^‑1，经过10000次的充‑放电循环之后，其初始容量可以保留94.8％。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合电极材料的制备方法，特别涉及一种碲纳米颗粒复合电极材料的制备方法，应用于电极材料制备技术领域。

背景技术

能源的快速消耗推动经济的迅猛发展，同时也带来了愈发严重的环境污染和全球变暖等问题。因此，探寻廉价、高效和环保的新型能源存储和转换系统至关重要。超级电容器又叫做电化学电容器，是近几年发展较快的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件，兼具二者的优点——比传统电容器更高的能量密度，同时比各种二次电池更高的功率密度。此外，超级电容器充电速率快、循环寿命长、工作温度范围宽，促使其在多个领域得到广泛应用。硫族化合物是一种被广泛应用的电极材料，具有高的比电容和好的倍率性能。然而，硫族化合物电极材料循环寿命短，循环稳定性不够理想。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种应用于超级电容器的Te-C纳米复合材料的制备方法，通过煅烧方法，使碲纳米颗粒在离子限域机制下，被紧紧的束缚在超薄碳纳米片外壳当中，制备了Te-C纳米复合电极材料，并应用于超级电容器构建，所构建的超级电容器能量密度高，功率密度大，且循环寿命长，克服了传统硫族化合物循环寿命短的缺点，具有很大的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于超级电容器的Te-C纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a.在通常状况下，配制氢氧化钾的饱和水溶液，然后将氢氧化钾的饱和水溶液缓慢加入浓度为40％(V/V)的乙醛溶液当中，搅拌至少30分钟，制备混合液，在室温环境下放置一周后，收集混合液中的沉淀物，并用蒸馏水洗涤沉淀物，然后对沉淀物进行干燥处理，得到碳量子点粉末；

b.将在所述步骤a中制备的碳量子点粉末、磷酸二氢铵和二氧化碲粉末在玛瑙研钵中进行混合，研磨均匀，得到混合均匀的粉末；

c.将在所述步骤b中得到的混合均匀的粉末置于管式炉当中，在氮气保护条件下，升温至煅烧目标温度，对粉末进行煅烧，得到煅烧产物；

d.将在所述步骤c中煅烧后的煅烧产物取出并冷却至室温后，用蒸馏水进行洗涤，再经过干燥后，即得到Te-C纳米复合材料。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，氢氧化钾溶液和乙醛溶液的体积比为(1～5):1。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤b中，碳量子点粉末、磷酸二氢铵和二氧化碲粉末的质量比为1:(5～10)：(1～5)。进一步优选碳量子点粉末、磷酸二氢铵和二氧化碲粉末的质量比为1:10：(1～3)。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，控制煅烧温度为600～900℃；煅烧时间维持在1～3h，而控制升温速度保持在2～5℃/min。进一步优选控制煅烧温度为700～800℃；进一步优选煅烧时间维持在2～3h。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，制备的所述Te-C纳米复合材料为超薄碳纳米片包覆的碲纳米颗粒复合材料，其中，碲纳米颗粒被束缚在超薄碳纳米片外壳当中。