[发明专利]三维纳米阵列锌负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三维纳米阵列锌负极材料，其特征在于，包括泡沫铜基底、CuO纳米线阵列和金属锌纳米片，所述CuO纳米线阵列均匀生长在泡沫铜基底上，所述金属锌纳米片均匀包覆在CuO纳米线的外表面。

2.如权利要求1所述的三维纳米阵列锌负极材料，其特征在于，所述CuO纳米线阵列长度为10～20μm，直径为100～150nm。

3.如权利要求1所述的三维纳米阵列锌负极材料，其特征在于，所述金属锌纳米片通过电子束沉积的方法包覆在CuO纳米线的外表面。

4.如权利要求1所述的三维纳米阵列锌负极材料，其特征在于，所述金属锌纳米片厚度为90～180nm。

5.一种权利要求1～4任一项所述的三维纳米阵列锌负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)泡沫铜清洗：

将泡沫铜依次放入1M的盐酸、丙酮、无水乙醇中，并依次超声10～30min；

(2)制备CF@Cu(OH)₂纳米线：

提供NaOH、过硫酸铵混合溶液，将清洗后的泡沫铜与所述混合溶液反应，得到的反应产物，用去离子水清洗，然后50～70℃下真空干燥10～14h后得到CF@Cu(OH)₂纳米线；

(3)制备CF@CuO纳米线：

对所述的CF@Cu(OH)₂纳米线进行高温退火，得到CF@CuO纳米线；

(4)制备CF@CuO@Zn三维纳米阵列锌负极材料：

将所述的CF@CuO纳米线置于镀盘上，送入电子束镀膜仪腔室内，抽真空后镀锌，结束后等待腔室冷却，即得到CF@CuO@Zn三维纳米阵列锌负极材料。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S2中NaOH的浓度为4M，过硫酸铵的浓度为0.2M；所述步骤S2中反应温度为室温，反应时间为5～10min。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中高温退火的升温速率为60～90℃每分钟，高温退火温度为160～200℃，高温退火时间为0.5～1.5h。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中电子束镀膜仪腔体真空度小于或等于1×10^-4Pa；反应蒸发调节数为8～9，沉积速率为反应时间为0.5～1h。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S4中，CF@CuO@Zn三维纳米阵列锌负极材料密封保存。

10.如权利要求1～4任一项所述三维纳米阵列锌负极材料和/或权利要求5～9任一项所述制备方法制备得到的三维纳米阵列锌负极材料在能源转换与存储上的应用。