[发明专利]Co3

说明书

本发明公开了一种Co₃S₄/Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O等级纳米线阵列电极材料的制备及活化方法，以泡沫镍为基底，硝酸钴为钴源，尿素为核剂，硫脲为硫源，采用水热法，得到等级阵列结构的Co₃S₄/Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O复合电极材料：即由直径约为20nm的纳米线交缠形成直径约100nm的纳米线，纳米线均匀生长在泡沫镍上形成阵列结构。这种由多根纳米线构成的特殊等级阵列结构，比仅由100纳米直径的纳米线构成的阵列提供更多活性位点，有利于获得更大的容量；比仅由20纳米直径的纳米线构成阵列的结构更稳定，在循环过程中不易坍塌。不仅如此，通过一定条件充放电处理，样品的离子传输电阻明显下降，容量进一步增大。

技术领域

本发明超级电容器领域，具体涉及一种Co₃S₄/Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O等级纳米线阵列电极材料的制备及活化提高容量的方法。

背景技术

Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O由于含有CO₃^2-离子，使材料表面本身具有亲水性，能减少充放电过程中的极化现象，在超级电容器应用中具有很好的潜力。然而，受微观结构以及导电性的影响，Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O通常只是用于合成CoO、Co₃O₄等Co基氧化物的前驱体，极少直接用于超级电容器电极材料。尽管进行碳包覆修饰是提高导电性的有效途径，但碳包覆修饰一般需要经过高温处理，而Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O材料中的CO₃^2-及OH-无法经受高温处理。另一方面，目前文献中报道的Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O尽管有不少是纳米结构，但对于在原子尺度发生的电化学反应而言，电化学活性位点还有很大的改善空间。

发明内容

本发明的目的是针对Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O导电性低和电化学活性位点有限的问题，提出一种Co₃S₄/Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O等级纳米线阵列电极材料的制备及活化提高容量的方法。创新点如下：(1)得到的样品为特殊的等级阵列结构，这种由直径约20nm的纳米线交缠在一起形成直径约100nm纳米线的等级阵列结构，比仅由100纳米直径的纳米线构成的阵列提供更多活性位点，有利于获得更大的容量，比仅由20纳米直径的纳米线构成阵列的结构更稳定，在循环过程中不易坍塌。(2)Co₃S₄/Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O复合材料中Co₃S₄和Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O的摩尔比约为1:9，低含量的Co₃S₄能明显提高材料的整体导电性。(3)在特殊阵列结构的基础上，进一步通过一定条件的充放电处理，使原本光滑的纳米线表面形成大量片状结构，进一步增加活性位点，同时降低离子传输速率。