[发明专利]一种Cu2

说明书

本发明为一种Cu₂O‑Cu/二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备方法。该方法先通过电沉积将金属铜沉积到二氧化钛纳米管阵列与钛基底的交界处，然后通过化学沉淀和水热还原将铜颗粒沉积到二氧化钛纳米管阵列中，铜颗粒的表面被氧化形成氧化亚铜。本发明克服了铜氧化物和二氧化钛纳米管阵列的导电性差、铜氧化物利用率低的问题，提高了复合电极的性能。

技术领域：

本发明属于电化学领域，特别涉及一种Cu₂O-Cu/二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备方法。

背景技术：

超级电容器是一种电能存储装置，它在新能源汽车、城市轨道交通、太阳能能源系统、智能电网、航空航天和军用设备等方面具有重要应用。超级电容器的性能主要决定于它的电极，电极主要由集流体和活性物组成，提高电极的比表面积和导电率可以显著改善超级电容器的性能。

铜氧化物(CuO,Cu₂O,Cu(OH)₂)具有成本低、易制备、来源丰富等优点，可用作超级电容器的电极材料。例如，《Journal of Alloys and Compounds》(2015，633，P22-30)报道了一种氧化铜电极的制备方法，先通过静电纺丝和高温处理制备CuO纳米线粉体，然后将CuO纳米线粉体与泡沫镍压制在一起制得电极。《RSC Advances》(2016，6，P3815-3822) 报道了一种氧化亚铜电极的制备方法，先通过水热法制备氧化亚铜粉体，然后将氧化亚铜粉体与泡沫镍压制在一起制得电极。《Journal of Materials Science:Materials inElectronics》(2018，29，P2660-2667)报道了一种氢氧化铜电极的制备方法，将泡沫铜在KOH溶液中阳极氧化，制得氢氧化铜纳米棒电极。但是，铜氧化物存在团聚、导电性差、利用率低等问题，这严重阻碍了其实际应用。

采用阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列具有较大的比表面积和高度有序的结构，并且与金属钛基底紧密结合，将其用于超级电容器电极，金属钛基底可以直接用作集流体，既可以简化电极的制备工艺，又能够提高活性材料的利用率，因此，关于二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备受到关注。例如，《Energy》(2015,87，P578-585)报道了一种聚苯胺-二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备方法，先通过阳极氧化法制备出二氧化钛纳米管阵列，将阵列高温煅烧，然后通过循环伏安法将聚苯胺纳米线沉积在二氧化钛纳米管阵列上制得复合电极。《Nano Letters》(2010，10，P4099-4104)报道了一种氧化镍-二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备方法，通过将Ni-Ti合金阳极氧化制备复合电极。《InternationalJournal of Hydrogen Energy》(2015，40，P14331-14337)报道了一种氧化锰-二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备方法，先通过阳极氧化法制备出二氧化钛纳米管阵列，然后通过在高锰酸钾溶液中进行恒流电沉积，将氧化锰沉积到二氧化钛纳米管阵列中制得复合电极。

由于二氧化钛是半导体，其电导率为10^-5～10^-2S/cm，远低于金属(例如，铜的电导率为 5.7×10⁷S/m)，因此，二氧化钛纳米管阵列自身、以及二氧化钛纳米管阵列与钛基底之间存在较大的电阻，导致二氧化钛纳米管阵列表面的活性物不能得到有效、充分的利用，使复合电极的性能受到限制。

发明内容：

本发明针对铜氧化物和二氧化钛纳米管阵列所存在的问题，提供一种Cu₂O-Cu/二氧化钛纳米管阵列复合电极的制备方法，该方法先通过电沉积、将金属铜沉积到二氧化钛纳米管阵列与钛基底的交界处，然后通过化学沉淀和水热还原将铜颗粒沉积到二氧化钛纳米管阵列中，铜颗粒的表面被氧化形成氧化亚铜。本发明通过这些措施克服了铜氧化物和二氧化钛纳米管阵列的导电性差、铜氧化物利用率低的问题，提高了复合电极的性能。

本发明的技术方案是：