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专利号: 2022101138263
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

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;

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;

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

28%wt双氧水溶液、或者3:1体积比的硫酸和硝酸,浸泡12 36h后,取出生物质炭并洗涤;

~

所述生物质材料为巴尔杉木或松木;

所述过渡金属氧化物为氧化镍、氧化钴、NiCo2O4或NiCoO2;

在所述电极材料中,碳基过渡金属氧化物以球形颗粒和纳米片的方式存在,其中,球形颗粒的直径在4μm左右,且均匀分布在木材外侧表面及木材管道表面,纳米片类似于绒毛状,且均匀分布在木材外侧表面和木材管道内壁。

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)×(10 15)×(2 3)mm。

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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。

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)。

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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。

7.一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 6任一所述的制备~方法制成。

8.一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 6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。