[发明专利]一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用

说明书

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。

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。