一种碳基过渡金属氧化物电极材料及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，s1在氮气气氛的保护下，加热生物质材料并进行碳化处理，得到生物质炭；s2先混合所述s1的生物质炭和包含过渡金属氧化物的水热溶液，过渡金属氧化物中的过渡金属为镍和/或钴，再加热混合溶液并进行水热反应，然后分离固态产物，得到复合基材；s3在氮气气氛的保护下，加热复合基材并进行煅烧处理，得到电极材料。2.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述s1中，生物质材料呈块状，且生物质材料的尺寸为（10~15）
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（10~15）
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（2~3）mm。3.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述s1中，预先对生物质材料进行如下处理，在0.50~0.60mol/l的亚氯酸钠溶液中，加入冰醋酸，并调节溶液ph值为4.0~5.0，得到去木质素处理液，将生物质材料浸入去木质素处理液中，并在175~185℃下加热煮沸，直至生物质材料变为白色，洗涤，干燥。4.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述s1包括，先将带有生物质材料的瓷舟放置于管式炉内，在氮气气氛的保护下，控制管式炉按照5℃/min的速率升温至700~900℃，再保温碳化2~3h，然后冷却至室温，得到生物质炭。5.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述s2中，预先对生物质炭进行如下处理，将生物质炭浸泡在亲水溶液中，亲水溶液为双氧水溶液、强酸溶液或混酸溶液，浸泡12~36h后，取出生物质炭并洗涤。6.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述s2包括，先将生物质炭放入聚四氟乙烯材质的内胆中，并加入水热溶液，再将内胆放入水热釜中，将水热釜放入水热烘箱中，在120~180℃下水热反应6~12h后，将水热釜取出，并冷却至室温，然后对内胆中的混合溶液进行抽滤，并分离出固态产物，洗涤，干燥，得到复合基材。7.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述水热溶液由以下方法制成，先将尿素、以及六水硝酸镍和/或六水硝酸钴加入到去离子水中，再将其放置在搅拌台上，搅拌混匀2h，得到水热溶液；在水热溶液的原料中，尿素、六水硝酸镍和六水硝酸钴的摩尔浓度之比为（20.0~22.5）：（0~5.0）：（0~10.0）。8.根据权利要求1所述的一种碳基过渡金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述s3包括，先带有复合基材的瓷舟放置于管式炉内，在氮气气氛的保护下，控制管式炉按照5℃/min的速率升温至300~400℃，再保温煅烧2~3h，然后冷却至室温，得到所述电极材料。9.一种碳基过渡金属氧化物电极材料，其特征在于：按照权利要求1~8任一所述的制备方法制成。10.一种碳基过渡金属氧化物电极材料的应用，其特征在于：按照权利要求1~8任一所述的制备方法制成的电极材料在超级电容中的应用。

技术总结
本发明涉及一种碳基过渡金属氧化物电极材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤，加热生物质材料并进行碳化处理，得到生物质炭；先混合生物质炭和包含过渡金属氧化物的水热溶液，再加热混合溶液并进行水热反应，然后分离固态产物，得到复合基材；加热复合基材并进行煅烧处理，得到电极材料；还提供了由上述制备方法制成的电极材料及其在超级电容中的应用。本发明的方法具有生产成本低、过渡金属氧化物在生物质材料表面分布均匀的优点；本发明的电极材料中具有电荷存储能力好的优点；本发明通过将电极材料应用于超级电容中，在保证超级电容的电化学性能的同时，有利于拓宽超级电容的应用领域。级电容的应用领域。级电容的应用领域。


技术研发人员：贺馨平 李薇 张俊 张文魁 黄辉 夏阳 甘永平
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2022.01.30
技术公布日：2022/6/7